[发明专利]一种多通道氧化铝平板陶瓷膜支撑体、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷膜技术领域，具体涉及一种多通道氧化铝平板陶瓷膜支撑体、其制备方法及应用，其可用于替代目前常用于膜生物反应器中的有机平板膜或中空纤维膜。

背景技术

膜生物反应器中使用的有机膜存在机械、化学和热稳定性低的缺点，使其在苛刻体系中的应用受到限制。与有机膜相比，无机陶瓷平板膜除具有有效的截留作用外，还具有耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀、高机械强度、长寿命、高分离效率及易清洗可再生等优点，可实现对污水深度净化，深度除磷脱氮。由于无机陶瓷平板膜优异的性能，许多企业已开始研发推广这一应用技术，目前这一技术的应用已越来越广泛。

目前国内仅有少数几家企业生产陶瓷平板膜，市场上常见的产品是日本株式会社明电舍生产的陶瓷平板膜组件。

CN102596374A和CN102858440A公开了日本株式会社明电舍采用陶瓷平板膜组装的膜分离装置，通过特殊的模块化设计，降低过滤负荷及膜孔堵塞，提高膜装置分离效率。CN102688700A公开了一种陶瓷平板膜支撑体及其制备方法，所述陶瓷平板膜所述陶瓷膜支撑体呈平板状，由两个平板膜支撑体组成，两个平板膜支撑体中间留有一定的空间，在所述空间中分布着至少一个支撑柱，在平板膜支撑体中设置至少一个出水通道，采用将原材料混炼后挤出成型的制备工艺制得。CN103381338A公开了一种陶瓷平板膜支撑体及其制备方法，其陶瓷平板膜支撑体包含2层平板膜、左侧壁、右侧壁和至少一个位于2层平板膜之间的支撑柱；平板膜为不对称结构，包括海绵孔结构的表层和指状孔结构的内层；所述陶瓷平板膜支撑体经过制备浆料，相转化法制膜，模压法成型，烧结得到。CN104258737A具体涉及一种大尺寸薄壁中空平板陶瓷膜的制备方法，其采用挤出成型平板膜支撑体，通过使用纳米二氧化硅分散液包覆α-Al2O3粉体，降低平板膜支撑体的烧结温度，提高平板膜的成品率；分离膜层采用纳米硅溶胶修饰的陶瓷粉体粒子，将粒子表面圆润球形化，降低孔道过滤阻力小，提高水通量。

上海海事大学采用干压成型法和固态粒子烧结法制备圆板型氧化铝陶瓷支撑体，采用浸渍提拉工艺制备陶瓷微滤膜，探讨涂膜液中固含量对膜孔径及纯水通量的影响，并研究涂层工艺及烧成制度对膜形成的作用。同时对微滤膜的孔径大小及分布，膜孔隙率、纯水通量及抗弯强度等性能进行表征。陕西科技大学采用模压成型法，以氧化铝、高岭土和滑石等为原料，制备了平板式陶瓷膜；并通过制备过渡层、分离层控制陶瓷膜孔径；将其所制备的平板陶瓷膜进行含油废水、印染废水等领域的应用，并得到了较好的应用效果。

综合现有的专利、文献研究和市场产品，可以发现，板式陶瓷膜支撑体的主要成型方式有两种，一种是挤出一次成型，这种成型方式生产效率高，但是模具成本高昂，且膜板的宽度、厚度受限制较大，膜板的规格尺寸有限；挤出成型为压力成型，且原料的粒度较细，挤出时，坯体整体会较密实，孔隙率较低，最终造成过滤通量较低。另外一种是以模压成型先制备两个半边膜，再用黏合的方式成型整体平板膜。这种工艺操作复杂、生产效率低、黏合处烧结易开裂、成品率低，且生产过程中的有机溶剂、粘合剂对环境会造成较大污染，有害于生产人员健康。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种多通道氧化铝平板陶瓷膜支撑体、其制备方法及应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种多通道氧化铝平板陶瓷膜支撑体的制备方法，包括：

1)按质量份数计，将80～95份平均粒径为1～200μm的氧化铝陶瓷骨料，1～5份造孔剂，1～5份分散剂和1～10份凝胶注模粘结剂混合后，球磨2～4h，得到混合粉末，按混合粉末与RO水的体积比为1～2.2:1的比例加入RO水，加热至40～85℃，球磨4～20h，得到浆料；所述凝胶注模粘结剂为明胶、琼脂糖、琼胶、果糖、爱尔兰台胶、壳聚糖或蛋白质；

2)维持浆料温度为40～85℃，真空除泡后，将浆料注入成型模具中，在0～40℃下原位成型，得到湿坯；所述成型模具中设有用于形成支撑体中贯穿相对侧壁的通道的若干管状或棒状模具；

3)将上述湿坯脱模，室温阴干1～5天，40～100℃烘干1～5天，空气气氛中1000～1700℃保温烧结1～4h后，即得所述之多通道氧化铝平板陶瓷膜支撑体，其孔隙率为30～70％，平均孔径为0.25～50μm，抗压强度为20～40MPa。

一实施例中：所述步骤1)中，造孔剂为淀粉、活性炭粉或石墨粉中的至少一种。