[发明专利]纳米TiO2粉复合多孔金属基过滤板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔金属过滤膜及过滤板制备技术领域，尤其是涉及一种纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板及其制备方法。

背景技术

多孔金属过滤膜与多孔金属过滤板由于机械性能好、比表面积大、耐高温高压、易于密封等优点，现如今已获得了广泛的应用。目前，多孔金属材料可通过烧结、阳极氧化、喷涂、化学气相沉积、径迹蚀刻等方法获得，其中金属粉末烧结法因其生产工艺简单、成本低、组织结构均匀、后期机械加工量少等优点，得到广泛应用。实际进行制备时，通过烧结金属粉末制成的多孔金属材料，其孔径大小及分布与金属粉末的粒度密切相关。目前，金属粉末的粒度可以达到纳米级，也可以利用纳米级的粉末制备金属微、纳滤膜(板)，但是亚微米及纳米金属粉末不仅对制备的设备要求高，而且制备过程也十分复杂，同时后续粉末的压制成型也比较复杂，以及烧结等处理过程较为困难，使得金属微、纳滤膜(板)的制备周期长，同时成本也特别高，严重限制了其在微纳分离领域的应用。

最近，多孔陶瓷微纳滤膜因其具有比表面积大、耐高温高压、化学稳定性好等优点，成为过滤与分离领域研究的热点材料，发展很快。特别是，高度有序的阳极氧化纳米孔径过滤膜，如氧化铝和氧化钛过滤膜，由于其具有均匀的孔径分布、孔隙率高、去除污垢能力高(可达70％)等优点，因而在药物分离与提出、小分子分离、生化测试及水处理等领域获得了应用，并在不断地研究，以进一步提高其过滤性能。然而，陶瓷膜因其材质较脆、容易开裂、使用寿命短等缺点严重地限制了其在微纳过滤与分离行业的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、制备工艺简单、过滤性能优良且使用效果好、使用寿命长的纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板，其特征在于：包括厚度均匀且过滤孔孔径为78nm～1650nm的过滤板；所述过滤板由多孔金属基板和均匀涂覆在所述多孔金属基板外表面上的一层TiO₂涂层组成，所述多孔金属基板上均匀开有多个孔径为0.8μm～4μm的通孔。

上述纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板，其特征是：所述过滤板为圆形过滤板，且所述多孔金属基板为圆形多孔金属基板。

上述纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板，其特征是：所述圆形多孔金属基板的直径为Φ10mm～Φ50mm且其厚度为1.0mm～3.0mm；所述TiO₂涂层的厚度不大于10μm。

同时，本发明还公开了一种制备方法步骤简单、实现方便、生产成本低且所制备的过滤板性能优良的纳米TiO₂粉复合多孔金属基过滤板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、混粉：采用搅拌设备对金属粉和纳米级TiO₂粉进行均匀混合搅拌并获得混合粉，所述混合粉中纳米级TiO₂粉的重量百分比为5％～40％；所述金属粉的粒度为-100目～+400目；

步骤二、压坯制作：按照常规模压成型工艺对步骤一中所述的混合粉进行压制，并获得平板状的过滤板压坯；

步骤三、真空烧结：采用真空烧结炉对步骤二中所述的过滤板压坯进行真空烧结，并获得多孔金属基板；且进行真空烧结时，真空度为2×10^-3Pa～9×10^-3Pa，真空烧结温度为750℃～1200℃且真空烧结时间为0.5小时～50小时；所述多孔金属基板的结构和尺寸均与步骤二中所述过滤板压坯的结构和尺寸一致；

步骤四、TiO₂涂层制作：重复多次对步骤三中所述的多孔金属基板进行浸胶及高温烧结处理，直至获得过滤孔孔径满足设计要求的过滤板成品，且此时所述过滤板成品外表面上均匀涂覆有一层TiO₂涂层；实际进行浸胶及高温烧结处理时，所述过滤板成品上过滤孔的孔径越小，重复进行浸胶及高温烧结处理的次数越多；反之，重复进行浸胶及高温烧结处理的次数越少；

重复多次对步骤三中所述的多孔金属基板进行浸胶及高温烧结处理时，各次浸胶及高温烧结处理的处理方法均相同；对于任一次浸胶及高温烧结处理过程来说，包括以下步骤：

401、浸胶：将待处理的所述多孔金属基板浸入体积浓度为0.3mol/L～0.7mol/L的TiO₂溶胶内，浸泡3min～5min；