[发明专利]一种中空平板结构过滤陶瓷膜元件制备方法

权利要求书

1.一种中空平板结构过滤陶瓷膜元件制备方法，其特征在于所述过滤陶瓷膜元件制备方法包括以下步骤：

陶瓷膜支撑体制备

(1)原材料：所述陶瓷膜支撑体的陶瓷原料采用的是经600℃下煅烧后的氢氧化铝，煅烧后其平均粒径在3～5μm之间；

造孔剂选自淀粉、石墨粉或活性炭粉，平均粒径在约0.5～2μm之间；

坯体粘结剂选自阿拉伯树胶、海藻酸钠或黄糊精；

润滑剂选自甘油或聚乙二醇400；

增塑剂采用聚丙烯酰胺，分子量为1200万；

(2)制备工艺

①陶瓷泥料的制备

按比例将将煅烧氢氧化铝70～90wt％、造孔剂5～15wt％、坯体粘结剂1～6wt％、增塑剂1～6wt％、润滑剂1～5wt％、水2～20wt％，将原料混合均匀，倒入练泥机中进行练泥，最后放入密闭容器中陈腐20h～40h；

②坯体的制备

将陈腐好的泥料采用挤出成型，挤出温度10～30℃，挤出压力6～12MPa；

③坯体的干燥

将坯体放入40～50℃的烘箱中干燥2～12h，然后通过微波进一步干燥，干燥时间60～300s；

④坯体的烧结

将干燥好的坯体于1100～1300℃，保温约2～4h的烧成制度下进行烧结，制得中空结构过滤陶瓷膜支撑体。

表面过滤膜制备：

(1)喷涂原料：氧化铝、氧化锆、氧化钛、莫来石、堇青石中的一种，每种原料均包含平均粒径D₅₀为1μm和0.2μm的两种粒度；

(2)制备工艺：

①粉末的干燥

分别将平均粒径D₅₀为1μm和D₅₀为0.2μm的喷涂原料粉于120℃的烘箱中烘烤2h以去除水分，增加粉末流动性；

②陶瓷膜支撑体预热

采用等离子喷枪对上述制得的陶瓷膜支撑体进行预热，去除支撑体表面及内部的水分和湿气；

③喷涂

将经过预处理的陶瓷膜支撑体固定在工作台上，调整喷距为100mm，把烘干后的原料粉装入送粉器中，依次打开主电源、直流电源、水冷器、氩气及氢气等开关进行喷涂，喷涂时，分别以D₅₀为1μm和D₅₀为0.2μm的原料粉制得厚度为80～120μm的陶瓷过渡层和厚度为30～50μm的分离层。

2.根据权利要求1所述的中空平板结构过滤陶瓷膜元件制备方法，其特征在于：所制得的中空结构过滤陶瓷膜支撑体的孔隙率为40～50％，孔径分布为0.5～2μm。

3.根据权利要求1所述的中空平板结构过滤陶瓷膜元件制备方法，其特征在于：D₅₀为1μm的原料粉制得的陶瓷过渡层厚度为80～120μm，涂层孔隙率30～50％，孔径分布为0.2～0.5μm；D₅₀为0.2μm的原料粉制得的分离层厚度为30～50μm，涂层孔隙率30～50％，孔径分布为0.05～0.1μm。

4.根据权利要求1所述的过滤膜层制备方法，其特征在于：喷涂过程中控制喷枪移动速度为15～20cm／s，选用氩气为主气，氢气为辅气，氮气为送粉气，主气流量40～50L／min，辅气流量4～5L／min，送粉速率30～60g／min，喷涂电压40～80V，喷涂电流400～600A，火焰温度为1800～3000℃。

5.根据权利要求1-4任一方法制备得到的过滤陶瓷膜元件，其特征在于所述过滤陶瓷膜元件为中空薄板结构，具有方形的贯通孔道，膜元件厚度为7.5毫米，孔道壁厚为1.5毫米，方形孔尺寸为3.5×3.5毫米。