本发明专利技术公开了以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤:A、将凹凸棒石纳米纤维分散于去离子水中，加入分散剂、增稠剂、消泡剂制成制膜液；B、在多孔支撑体上涂膜，湿膜晾干并干燥；C、再温度400～800oC焙烧1～6小时，自然降温，得到双层结构陶瓷微滤膜。本发明专利技术的陶瓷微滤膜的分离层由凹凸棒石纳米纤维构成，在形成筛孔结构时，凹凸棒石纳米纤维将大孔分割成小孔形成连通的孔道，充分的发挥了凹凸棒石独特的纳米纤维结构，提供了较大的总孔隙率和流通孔道，在获得高选择性的同时维持高渗透通量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷微滤膜的制备方法，尤其涉及。
技术介绍
膜技术是当代新型高效分离技术，以其节约能源和环境友好的特征成为解决人类面临的能源、水资源、环境等领域重大问题的共性支撑技术之一，受到各国政府的高度重视。膜分离技术已在化工、石化、制药、生化等过程工业中获得成功应用，在节能降耗、清洁生产和循环经济等方面也发挥着非常重要的作用。膜材料是膜技术的核心。目前能够工业应用的膜材料主要是高分子膜材料和陶瓷膜材料，相比于高分子膜材料，陶瓷膜以其优异的材料性能(耐高温、耐高压、耐腐蚀等)在很多苛刻的应用体系中显示出其独特的优势，成为膜领域发展最为迅速、也是最有发展前景的品种之一，是化工与石油化工领域应用的理想膜材料。传统的陶瓷膜大多具有非对称的多层结构，包括载体层、过渡层和分离层，构成三层的颗粒粒径和孔径通常由载体层至分离层呈梯度型减小，形成非对称结构分布。传统陶瓷膜的制备工艺主要是粒子烧结法和溶胶一凝胶法，这种由氧化物陶瓷粒子制备的非对称陶瓷膜的气孔率较低，相对阻力较大。为了克服陶瓷粒子制备传统陶瓷膜的不足，目前，有报道采用陶瓷纤维(如氧化钛纤维和氧化铝纤维)在多孔支撑体上制备分离膜(X. B. Ke, H. Y. Zhuj X. P. Gaoj et al. High-performance ceramic membranes with a separation layer of metal oxide nanofibers. Advanced Materials, 2007,19: 785-790)，与传统的陶瓷膜材料相比，这种结构不仅具有陶瓷材料固有的耐高温、化学稳定性好、使用寿命长等特点，还兼具了纤维材料的高孔隙率、高比表面积等优点。与由陶瓷颗粒堆积烧结形成的担载膜相比，陶瓷纤维构建的分离层具有诸多优点(1)陶瓷纤维形成的筛孔结构能够在维持高通量的同时获得高的选择性，因为陶瓷纤维可以将大孔分割成小孔，形成连通的孔道使总孔隙率能够超过70 %，相比之下，传统陶瓷膜分离层的孔隙率低于36 %，还不可避免的包括对过滤没有贡献的不连通孔隙；( 陶瓷纤维在多孔支撑体上形成膜层的过程中，由于本身形状原因会在支撑体表面迅速架桥，不易进入支撑体内部堵塞膜孔道而影响通量；C3)陶瓷纤维材料提高了膜层弹性模量和抗热应力，使其具有高抗热震稳定性。由此可见，使用纤维状材料构建分离层是开发高性能陶瓷膜的有效途径。目前，文献报道的制备陶瓷纤维膜的纳米纤维材料都采用人工合成的方法，制备难度大，成本高，难分散，必然导致膜的制备成本居高不下。因此，为了显著降低陶瓷纤维分离膜的制备成本，需要开发出低成本的陶瓷纤维材料。凹凸棒石黏土(Attapulgite)是一种层链状结构的镁铝硅酸盐粘土矿物，属于典型的天然一维纳米矿物，外形成棒状，其长度约0. 5 5μπι，直径30 lOOnm，是典型的纳米纤维。凹凸棒石黏土是凹凸棒石的矿物集合体，天然纳米凹凸棒石在形态、尺寸等外观特征上具有一维的纳米尺寸结构，与人工合成的一维结构纳米材料基本一致，这意味着它们3具有相同或相似的用途，但与人工合成的纳米材料相比，天然纳米凹凸棒石黏土在我国储量巨大(我省淮安市盱眙县已探明凹土矿资源储量1. 03亿吨，占全世界已探明凹凸棒石黏土储量的44%，占全国已探明凹凸棒黏土储量的73%，远景储量达11. 7亿吨)，价格低廉， 且开发利用过程能耗极低，没有环境方面的负效应，其性价比明显优于人工合成纳米纤维材料。由此可见，采用天然凹凸棒石纳米纤维制备出低价高性能的多孔分离膜，这对膜分离发展有着重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，采用天然凹凸棒石纳米纤维为活性分离层制备陶瓷微滤膜，为膜分离技术提供一种低价高性能的双层多孔陶瓷微滤膜。本专利技术的技术解决方案是该制备方法包括以下步骤A、将凹凸棒石纳米纤维分散于去离子水中，加入分散剂、增稠剂、消泡剂制成制膜液；B、在多孔支撑体上涂膜，湿膜晾干并干燥，得陶瓷微滤膜半成品；C、陶瓷微滤膜半成品在温度400 800°C焙烧1 6小时， 自然降温，得到双层结构陶瓷微滤膜。其中，陶瓷微滤膜的分离层由天然凹凸棒石纳米纤维构成，分离层厚度为1 20 μ m、孑为 90 800nm。其中，分离层中的凹凸棒石纳米纤维长度0. 5 5μ m，直径30 IOOnm ；其中，所述的多孔支撑体是多孔陶瓷、多孔金属、多孔玻璃或多孔金属间化合物，孔径范围1 10 μ m，多孔支撑体的构型为平板状、管式或多通道式。其中，步骤A中凹凸棒石纳米纤维的加入量占制膜液总量的0. 1 15%。其中，分散剂为聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或拧柠檬酸铵， 增稠剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙二醇，消泡剂为有机硅消泡剂，其中分散剂增稠剂消泡剂的质量比为1 1-5 0.1-0.5，消泡剂占制膜液总量的 0. 01-0. 5%O其中，步骤B中分离层在70 110 oC干燥10 M小时。其中，步骤C的焙烧过程中，以0. 5 5°C /min升温至300 400°C，保温0. 5 3小时，继续升温至400 800°C，焙烧1 6小时。本专利技术具有以下有益效果1.陶瓷微滤膜的分离层由凹凸棒石纳米纤维构成，在形成筛孔结构时，凹凸棒石纳米纤维将大孔分割成小孔形成连通的孔道，充分的发挥了凹凸棒石独特的纳米纤维结构，提供了较大的总孔隙率(60% 80% )和流通孔道，在获得高选择性的同时维持高渗透通量。2.与颗粒堆积形成的分离层相比，纳米纤维在支撑体表面迅速架桥，有效减少分离层涂膜过程中小粒子的内渗，有利于制备完整的分离层。3.通过调节纳米纤维堆积密度，达到控制分离层孔径的目的，实现系列孔径分离膜的制备。4.与人工合成的纳米材料相比，天然纳米凹凸棒石黏土在我国储量巨大，价格低廉，且开发利用过程能耗极低，没有环境方面的负效应，其性价比明显优于人工合成纳米纤4维材料，显著降低陶瓷纤维分离膜的制备成本。 附图说明图1为管式支撑体上制备的以天然凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的表面扫描电镜(SEM)照片。图2为管式支撑体上制备的以天然凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的断面扫描电镜(SEM)照片。具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。实施例1 凹凸棒石/氧化铝微滤膜的制备将0. 3g直径30 40nm、长度约0. 5 1 μ m的凹凸棒石纳米纤维加入四9. 07g水中充分混合，依次添加聚乙烯亚胺0. 3g、甲基纤维素0. 3g、有机硅消泡剂0. 03g,经过高速搅拌和超声分散制得涂膜液；在平均孔径为4微米管式氧化铝多孔支撑体上涂膜，晾干后在 700C的热风干燥箱干燥M小时；再在高温炉中以0. 50C /min升温至300°C，保温汕，2°C / min升温至400°C保温6h，在炉内自然降温，得到凹凸棒石/氧化铝微滤膜。从图1 (SEM) 照片中看出支撑体上分离层厚度为5ym，膜孔径为lOOnm，分离层完全覆盖过渡层，厚度均勻，表面完整且没有明显缺陷。实施例2 凹凸棒石/不锈钢微滤膜的制备将22. 65g直径40 60nm、长度约1 2 μ m的凹凸棒石纳米纤维加入沈6.本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：Ａ、将凹凸棒石纳米纤维分散于去离子水中，加入分散剂、增稠剂、消泡剂制成制膜液；Ｂ、在多孔支撑体上涂膜，湿膜晾干并干燥，得陶瓷微滤膜半成品；Ｃ、陶瓷微滤膜半成品在温度４００～８００ｏＣ焙烧１ ～ ６小时，自然降温，得到双层结构的陶瓷微滤膜。
【技术特征摘要】
1.以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤A、将凹凸棒石纳米纤维分散于去离子水中，加入分散剂、增稠剂、消泡剂制成制膜液；B、在多孔支撑体上涂膜，湿膜晾干并干燥，得陶瓷微滤膜半成品；C、陶瓷微滤膜半成品在温度400 800°C焙烧1 6小时，自然降温，得到双层结构的陶瓷微滤膜。2.根据权利要求1所述的以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于陶瓷微滤膜的分离层由天然凹凸棒石纳米纤维构成，分离层厚度为1 20μπκ 孔径为90 800nm。3.根据权利要求2所述的以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于分离层中的凹凸棒石纳米纤维长度0. 5 5 μ m，直径30 lOOnm。4.根据权利要求1所述的以凹凸棒石纳米纤维为分离层的陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于所述的多孔支撑体是多孔陶瓷、多孔金属、多孔玻璃或多孔金属间化合物，孔径范围1 10 μ m，多孔支撑体的构型为平板状...
【专利技术属性】
技术研发人员：周守勇，赵宜江，薛爱莲，李梅生，张艳，褚效中，范益群，邢卫红，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：32
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