[发明专利]一种三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷膜制备领域，具体是一种三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜的制备方法。

背景技术

近年来，由于我国水资源存量的严重短缺、污染日趋严重，海水淡化作为解决这一问题的有效技术日益受到国内及国际学界的强烈关注。该技术过程基本不受季节和气候影响，且供水水质、来源稳定，利用海水淡化水作为城市生活和工业用水，可以大量节约淡水，同时海水淡化是一种开源措施，能使陆地上淡水资源总量增加，有利于陆地水环境的改善。但是该技术在获取淡水的同时会不可避免的产生大量浓缩海水，即高含盐废水。如果将其不加处理而直接排放则势必导致海洋水体遭到污染，甚至破坏海洋生态环境。目前处理高含盐废水的技术主要有热法和膜法，由于热法面临能耗大、效率低、占地面积大等诸多缺点，越来越多的学者、企业将目光投向膜法脱盐技术领域。目前膜法的主流技术如反渗透，纳滤等脱盐工艺所采用的膜组件基本为有机高分子膜，事实上该种有机复合膜并不能较好的适用于当前广泛水质的工业废水，同时膜法面临的最大问题，浓差极化引起的膜污染和膜通量下降亦是制约有机膜进一步应用于工业废水的关键技术限制。无机陶瓷膜以其高强度、耐酸碱、耐高温、孔径分布窄等优良特性，有效的改善了有机膜材料本身造成的不足，其金属氧化物膜表面带有电荷能与处理液中的离子及带电化合物产生静电作用而增加其扰乱程度，不仅可以有效的减轻浓差极化等膜法通病减少膜污染，而且保持膜通量的同时可以有效地截留离子等，从而极大的去除含盐废水中的离子及带电化合物，达到对含高盐废水的良好处理。

陶瓷膜主要是由氧化金属、高岭土等比较普遍的无机材料制备的。期初是在二战制备原子弹时期，为了分离UF₆同位素，科学家首次尝试采用了多孔陶瓷材料并获得成功。到了二十世纪八十年代，随着工业的急速发展，分离过程对膜材料提出了越来越高的要求，例如强酸碱，强腐蚀环境的膜分离技术的应用，而有机膜不能更好的满足工业需要，进一步促进了陶瓷膜的更大发展以及广阔的需求。无机陶瓷膜材料有其独特显著的优点：(1)耐酸碱腐蚀，高化学稳定性能，可用于极端环境下；(2)高机械强度，从而可以进行反冲洗作业，有利于降低膜污染；(3)超强的抗微生物能力，不易与微生物产生任何作用；(4)较高的热稳定性，由于陶瓷膜的高温烧结制备过程，其使用上限温度可达800℃以上；(5)具有较好的孔径分布，能够更加有效地控制分离过程，掌握适当的条件即可控制微观结构；(6)由于其上述特点，使得清洗和再生工艺具有更多的选择性，强酸碱反应，高温蒸汽、反冲洗均可用来清理膜污染，使得陶瓷膜能更高程度的恢复使用；(7)使用寿命长，一般可达3-5年，甚至更长；(8)生产制备过程中基本不会对生态环境造成威胁。

但是由于陶瓷膜的制备过程难以控制，无法获得具备理想孔径及孔隙率的膜层而无法单独作为高含盐废水脱盐工艺，其在众多脱盐领域中的应用基本是作为预处理，降低原水的无机及有机物浓度达到反渗透进水的水质要求，以更好的保证反渗透膜的过滤性能及使用周期；也有一些陶瓷膜通过改性使其达到疏水过滤的效果，从而采用膜蒸馏法进行海水及卤水的脱盐工艺。前者已有大量应用实例并且能较好的为反渗透膜提供高质量的进水，但是将陶瓷膜作为单独工艺处理高含盐废水(如海、卤水)却鲜有报道。后者现在大多处于实验室阶段并未真正实现工业应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提出一种三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜的制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：

(1)勃姆石溶胶配制：在常压下，用三氧化二铝前驱物制备获得勃姆石溶胶，所述三氧化二铝前驱物摩尔浓度为0.2-0.6mol/L；

(2)二氧化锡溶胶配制：在常压下，用五水结晶氯化锡制备获得二氧化锡溶胶，无水结晶氯化锡摩尔浓度为0.2-0.6mol/L；

(3)勃姆石-二氧化锡涂膜液配制：将勃姆石溶胶和二氧化锡溶胶以摩尔比为1:5-5:1混合，均匀搅拌1-30分钟，再以5％-25％的体积分数加入聚乙烯醇(PVA)混合均匀得到涂膜液；

(4)涂覆、干燥及烧结：采用浸渍提拉法进行涂膜，将陶瓷基体在涂膜液中静置1-10分钟，取出置于室温条件下1-24小时；在400-800℃的条件下烧结1-4小时，得到三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜。