一种蜂窝状亲水性陶瓷过滤膜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种蜂窝状亲水性陶瓷过滤膜，采用挤出成型法制备蜂窝陶瓷坯体，浸渍－提拉法在蜂窝陶瓷支撑体的部分孔道内制备过滤层（６），过滤通道（２）与渗透出水通道（１）间隔排列，过滤层烧结后，使用有机醇盐，原位水解法修饰陶瓷膜，沿通道方向切割渗透出水通道，形成一定长度的矩形槽，使用有机粘结剂（５）将与开口相同或略小宽度的陶瓷矩形条（４）密封在矩形槽端口，形成渗透出水开口（３），干燥后得到蜂窝状陶瓷过滤膜。本实用新型专利技术能有效提高单位体积膜面积，提高膜表面亲水性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于膜分离
，具体涉及一种蜂窝状亲水性陶瓷过滤膜。
技术介绍
陶瓷膜主要以管式和多通道管式为主。该构型最大的缺点在于膜密度比较低， 因此，目前商业生产的管式膜多采用7，19和37通道，以提高单位体积内的膜面积。蜂窝 状陶瓷因具有更多的通道数和更高的通道面积，除了较多的用作汽车尾气处理的催化剂载 体，也被用于陶瓷过滤膜的制备。如CN200620006364提供了一种外形为正方体、长方体或 正六边体，油水分离装置用蜂窝陶瓷。US5855781则通过改变蜂窝陶瓷中孔道的排列，增 大部分孔壁厚度，增大渗透出水的通道宽度来减少渗透阻力。W02004091756则直接利用 多通道管式或蜂窝状陶瓷膜中的部分通道为渗透出水的通道，该构型集中了板式和管式构 型的优点，有利于减少渗透阻力。但是，上述陶瓷膜的蜂窝状构型也存在可改进的方面，如 US5855781还采用沿蜂窝陶瓷通道方向，间隔地对部分通道开槽，形成新的渗透出水通道。 蜂窝陶瓷通常具有较小的壁厚和较高的气孔率，所以其强度相对较小。该设计中又增加了 开槽，会进一步降低蜂窝陶瓷的强度，有可能会导致陶瓷膜在封装组件和过滤过程中开裂。 W02004091756则是很大程度上保留了多孔陶瓷的完整形状，只是在端口处沿截面方向对部 分孔道开槽，然后采用多孔陶瓷，使用烧结的方法进行渗透出水通道的端口进行封堵，留出 部分开槽用作渗透出水出口。该封堵方法涉及干燥和烧结过程，封堵材料与蜂窝陶瓷性能 的差异容易形成孔隙，导致在过滤过程中料液污染渗透出水。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供结构设计合理，能有效提高单 位体积膜面积，降低渗透出水的传输阻力，提高渗透通量，同时具有良好表面亲水性的蜂窝 状陶瓷过滤膜。 本技术所提供的蜂窝状陶瓷过滤膜，其特征在于采用蜂窝陶瓷作为过滤膜支 撑体，利用蜂窝陶瓷支撑体的部分孔道作为过滤通道，制备有过滤膜层和亲水性纳米改性 涂层，其余孔道作为渗透出水通道，过滤通道与渗透出水通道间隔排列，在端口处对渗透出 水通道沿通道方向切割出一定长度的矩形槽，使用有机粘结剂将与开口相同或略小宽度的 陶瓷矩形条密封渗透出水通道端口 ，渗透出水通道与蜂窝陶瓷外壁以渗透出水开口相连， 有机粘结剂浸涂过滤膜端口 ，浸涂长度大于矩形条沿通道方向的长度。 在本技术中，蜂窝陶瓷坯体的材料可以选择氧化铝、氧化钛、堇青石、莫来石、 高岭土、 SiC等中的一种或者几种的混合物。 在本技术中，蜂窝陶瓷坯体的外形可以为圆形，正方形或者矩形，最好是圆 形，孔道形状可以为正六方形，矩形或者三角形。 在本技术中，蜂窝陶瓷支撑体的孔隙率在35% 55%之间，最好是40%。 在本技术中，对于制备微滤膜，蜂窝陶瓷支撑体的孔径在1 6ym，最好是3 i！ m，对制备超滤膜，需要在蜂窝陶瓷支撑体上多次制备过渡层，过渡层的孔径在0. 1 0.8iim，最好是0.2iim。 在本技术中，过滤层的材料可以选择八1203， Ti02， Zr(^，硅酸盐或堇青石中的 一种或者几种的混合物。 在本技术中，浸涂-提拉法是将稳定的过滤层材料的浆料注入到过滤通道内，浸涂合适时间后，浆料以一定速率留出后即在过滤通道内形成湿膜，经干燥、烧结后即 获得过滤层。 在本技术中，原位水解法是将醇盐，如异丙醇铝，丁醇锆，钛酸四丁酯，溶解在 非水溶剂中，浸泡陶瓷膜一定时间，取出后干燥，然后置于水蒸汽气氛中，水解成相应氢氧 化物，然后热处理后在过滤层的微细多孔壁表面形成纳米改性涂层。 在本技术中，在组成陶瓷膜过滤层的微细多孔壁表面(颗粒的表面)形成纳 米改性涂层，该纳米改性涂层并不形成新的更小孔径的分离层，只用于改变过滤层渗透通 道的表面亲水性，提高过滤效率。 在本技术中，过滤通道与渗透出水通道间隔排列，每两排过滤通道间隔一排 或者两排渗透出水通道。 在本技术中，蜂窝陶瓷支撑体具有较高的孔隙率，容易使用切割的方法切除 部分渗透出水通道孔壁，形成一定长度的矩形槽。矩形槽的长度一般为支撑体长度的1/6。 在本技术中，陶瓷矩形条材料可以选择氧化铝、堇青石、莫来石、高岭土、 SiC 等中的一种或者几种的混合物，可以是多孔的，也可以是致密的，最好是多孔的，有利于提 高与有机粘结剂的结合强度。 在本技术中，陶瓷矩形条与蜂窝陶瓷过滤膜端口对齐，矩形条的长度小于矩 形槽的长度，留有渗透出水开口 ，粘结时，陶瓷矩形条沾满有机粘结剂，矩形条与端口对齐， 固定后在5(TC烘箱内干燥10小时。 在本技术中，有机粘结剂选择环氧树脂类。 在本技术中，过滤膜端口密封是将过滤膜浸入到液体环氧树脂中一定时间， 浸入深度超过矩形条长度，取出后清除过量环氧树脂，然后在5(TC烘箱内干燥10小时。该 步骤可与粘结陶瓷矩形条同步进行。 本技术的技术优点在于 (1)所制备的陶瓷过滤膜具有较高的单位体积膜面积； (2)过滤通道与渗透出水通道间隔排列，降低渗透出水的传输阻力，提高渗透通 (3)纳米改性涂层能有效增加无机膜的亲水性，提高陶瓷膜的过滤效率和抗污染 性，并能够经受酸/碱清洗而不被破坏，保持了无机膜的优点 (4)使用有机粘结剂，避免出现裂纹，相比烧结封堵法，本技术简便易行，完全适应 膜过滤的要求。附图说明图1蜂窝状陶瓷过滤膜截面正视示意图。 图2蜂窝状陶瓷过滤膜支撑体侧视示意图。 图3蜂窝状陶瓷过滤膜侧视示意图。 图4开过矩形槽后的蜂窝状陶瓷过滤膜侧视示意图。 图5粘结陶瓷矩形条后的蜂窝状陶瓷过滤膜侧视示意图。 图6密封蜂窝状陶瓷过滤膜端口示意图。 图7密封后的蜂窝状陶瓷过滤膜端口示意图。具体实施方式A1203粉(325目)88 % ，水12 % ，桐油3 % ，羧甲基纤维素7 % ，上述物质经混炼、陈 腐并挤出成型，经干燥并在136(TC煅烧2 4小时后得到蜂窝状陶瓷支撑体。同时制备与 蜂窝陶瓷相同材质的条状坯体。将八1203粉体(平均粒径10iim)，聚乙烯醇(1750)和水， 球磨形成稳定浆料，将A1203浆料注入到蜂窝状陶瓷支撑体中过滤通道2内，注入浆料的孔 道与没有注入的渗透出水通道1的排列如图1所示，浸渍2 4s后，使浆料液面以20cm/s 的下降速率放出浆料。经过干燥，在130(TC烧结后，在过滤通道2上形成过滤膜层。将2g P123溶解在500ml 二甲苯中，随后往上述溶液中，在剧烈搅拌条件下加入10g异丙醇铝，澄 清后再持续搅拌30min，将蜂窝状过滤膜浸没在所得溶液中，密封，25°C ，存放24小时。取出 蜂窝状过滤膜，在通风条件下使用二甲苯清洗微滤膜3遍。同样在通风条件下干燥微滤膜 至没有二甲苯气味。将自来水加热，盛水容器的开口要大于蜂窝状过滤膜管的长度。控制 加热速率保持水微沸，将蜂窝状过滤膜管置于水面上方15cm处，处理时间为4小时。将水 解处理后的蜂窝状过滤膜置于IO(TC烘箱内干燥，干燥时间为4小时，然后将蜂窝状过滤膜 置于马弗炉中，升温速率为1°C /min，升温至80(TC，保温时间为2小时，形成过滤层6。使 用无齿锯切割渗透出水通道1的管壁，形成图4所示形状，切割条状坯体成矩形条4，使之能 够进入渗透出水通道l。按照体积比为l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝状亲水性陶瓷过滤膜，其特征在于采用蜂窝陶瓷作为过滤膜支撑体，利用蜂窝陶瓷支撑体的部分孔道作为过滤通道（２），制备有过滤膜层和亲水性纳米改性涂层，其余孔道作为渗透出水通道（１），过滤通道（２）与渗透出水通道（１）间隔排列，在端口处对渗透出水通道（１）沿通道方向切割出一定长度的矩形槽，使用有机粘结剂（５）将与开口相同或略小宽度的陶瓷矩形条（４）密封渗透出水通道（１）端口，渗透出水通道（１）与蜂窝陶瓷外壁以渗透出水开口相连，有机粘结剂（５）浸涂过滤膜（６）端口，浸涂长度大于矩形条（４）沿通道方向的长度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周健儿，常启兵，汪永清，胡学兵，张小珍，王建东，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷学院，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]