[发明专利]复合ZrO2-Al2O3陶瓷微滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合ZrO₂-Al₂O₃陶瓷微滤膜的制备方法，属于陶瓷膜制备领域。

背景技术

随着人类环保意识的增加和现有膜技术的改进，膜分离所具有的分离效率高，不会产生二次污染等优点收到越来越多的生产厂家的赏识，特别是无机膜化学稳定性好，机械强度高，使用寿命长；系统操作简便，运行稳定，维护费用低；生化处理可采用一体化设备，全过程可实现自动化控制等相对于有机膜的特点而被诸多厂家更广泛的应用于苛性环境中，诸如，高温，强碱，强酸，强有机溶剂等。

现代化工生产中所产生的废水中一般都含有酸或者碱，如果采用化学法清除，除了需要添加化学试剂而增加处理费用以外，更重要的是会产生二次污染。无机膜的使用就可以很好的解决这样的缺点，处理以后得到的浓缩液还可以回收利用，降低了处理费用。这样的条件是针对pH值在3～11之间的环境而言，对于pH值小于3或者大于11，常用的无机膜如Al₂O₃膜在这样的环境中长期使用会因膜材料的被腐蚀而导致膜层的破裂和支撑体强度的降低，从而大大缩短无机膜的使用寿命。因此，针对这样的使用环境，必须开发新的化学稳定性好的膜材料体系。

ZrO₂因具有比Al₂O₃更好的化学稳定性而成为研究重点。ZrO₂材料相对Al₂O₃具有的另外一个优点是具有良好的亲水疏油性。ZrO₂中Zr⁴⁺呈+4价，具有比Al³⁺高的多的质荷比，因而极性更强，对油水体系而言，ZrO₂具有良好的疏油性。这种特点对于使用ZrO₂膜处理含油废水则膜层污染少，渗透通量大。因而。对于ZrO₂膜的制备工艺的研究就具有非常重要的实践意义。

对于ZrO₂膜的制备，文献中较多的报道的是采用sol-gel法制备ZrO₂超滤膜，而对于通量大，使用范围更广的ZrO₂微滤膜的制备则普遍采用悬浮粒子法制备。无论采用哪一种方法，如果采用烧结强度好，造价相对低廉的Al₂O₃作为支撑体，就会存在ZrO₂膜层与Al₂O₃支撑体之间因材料性质的差异（ZrO₂的热膨胀系数为10.8×10^-6，Al₂O₃的热膨胀系数为8.8×10^-6）而导致的热处理性能不匹配问题。热处理性能不匹配所积累的应力将直接导致膜层在干燥和烧结过程中产生微裂纹等缺陷，严重影响ZrO₂微滤膜的性能。因此，利用工程力学的原理，解决膜层开裂的问题对于提高ZrO₂微滤膜的性能，降低产品造价和拓展无机膜的应用领域将有重要的科学和实际应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜层之间结合力好，不易产生微裂纹，膜渗透通量

大，可处理含油废水膜层污染少的复合ZrO₂-Al₂O₃陶瓷微滤膜的制备方法。

本发明的复合ZrO₂-Al₂O₃陶瓷微滤膜的制备方法，包括下述步骤：

（1）将氧化锆粉和氧化铝粉按照所需体积比配料，加入与粉体质量相同的去离子水，在轴式球磨机上球磨12小时；

（2）将添加剂硝酸镧配成8％的溶液，调节pH值为8.5按照粉体质量的2％加入，球磨24小时；

（3）将上述球磨后的不同体积比配料的浆料采用dip-coating法成膜，然后将湿膜置于湿度为70％的干燥箱中干燥，至含有的水分占原有水分的5-10%，按照1℃/min的升温速率，依次将具有不同体积比配料的膜层烧结。

步骤（3）烧结时，按照从含低体积浓度ZrO₂的复合膜层向含高体积浓度ZrO₂的复合膜层依次烧结。