[发明专利]一种复合陶瓷网格膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机陶瓷膜分离技术领域，具体涉及一种复合陶瓷网格膜及其制备方法。

背景技术

陶瓷膜是膜分离中重要的组成部分，由于其化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好等方面的性能远远优于同类有机高分子膜，陶瓷膜自面世至今不断发展，目前已经广泛应用于水处理、医药、电子、化工、食品加工等领域。

但是陶瓷膜作为分离膜，单位体积内的膜面积小于有机膜，所以陶瓷膜过滤装置占地面积大。为了在保证过滤效果的前提下提高无机膜的渗透通量，就必须尽可能增大膜面积。目前工业上应用较多的陶瓷膜以单管式和多通道式为主，这两种构型的最大缺点是膜的装填面积较小，单位膜面积占用体积远大于同类有机膜，对膜组件的配置和安装要求较高。蜂窝陶瓷具有更多的通道和更大的通道面积，因此装填密度高，目前多被应用在催化剂载体、壁流式过滤器等领域。蜂窝陶瓷也被用于陶瓷过滤膜的制备，不过现有的制备方法不仅操作过程较复杂，制备温度高，对设备要求高，而且蜂窝陶瓷大的表面积不能得到充分利用，滤出液一般要经过几层膜才能够到达渗出水通道，所遭受的阻力较大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种复合陶瓷网格膜及其制备方法。该复合陶瓷网格膜采用纳米金属氧化物粉末作为过滤膜层的制备原材料，结构设计合理，制备工艺简单，烧结温度较低，能够有效提高单位体积的膜面积，降低渗透出水的传输阻力，同时显著提高复合陶瓷网格膜的渗透通量。

本发明通过如下技术方案实现。

一种复合陶瓷网格膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)支撑体的预处理：选用蜂窝陶瓷作为支撑体，将蜂窝陶瓷用去离子水清洗后，在去离子水中浸泡，干燥，备用；

(2)涂膜液的制备：将纳米金属氧化物粉末分散在去离子水中，搅拌均匀，保证去离子水和粉末均匀混合无沉淀，得到涂膜液，涂膜液现配现用；

(3)涂膜：将预处理好的蜂窝陶瓷在涂膜液中浸渍，蜂窝陶瓷的所有孔道得到充分浸渍后，迅速取出，吹去残液，干燥；

(4)烧结：将涂膜完成后的蜂窝陶瓷放入马弗炉中，高温烧结，得到蜂窝陶瓷复合膜；

(5)后处理：将得到的蜂窝陶瓷复合膜采用粘结剂以十字交叉方式堵孔，得到所述复合陶瓷网格膜。

进一步地，步骤(1)中，所述蜂窝陶瓷包括堇青石质蜂窝陶瓷或莫来石质蜂窝陶瓷。

进一步地，步骤(1)中，所述蜂窝陶瓷的外形为圆柱体形、正方体形或长方体形，优选为正方体形。

进一步地，步骤(1)中，所述蜂窝陶瓷的孔隙率为30～50％。

进一步地，步骤(1)中，所述蜂窝陶瓷的孔道的横截面形状为正方形、六边形或三角形。

进一步地，步骤(1)中，所述蜂窝陶瓷的孔径为1～5μm，每平方英寸有200～600孔，壁厚≦0.2mm。

进一步地，步骤(1)中，所述浸泡的时间为12小时。

进一步地，步骤(1)中，所述干燥是在120℃干燥1～3小时。

进一步地，步骤(2)中，所述纳米金属氧化物粉末包括纳米氧化铝、纳米氧化钛和纳米氧化锆中的一种以上。

更进一步地，步骤(2)中，所述纳米金属氧化物粉末包括纳米氧化铝、纳米氧化钛和纳米氧化锆中的两种时，质量比为1:100～100:1，优选为1:1。

更进一步地，步骤(2)中，所述纳米金属氧化物粉末包括纳米氧化铝、纳米氧化钛和纳米氧化锆中的三种时，质量比为任意值，优选为1:1:1。

进一步地，步骤(2)中，所述搅拌的时间为1小时。

进一步地，步骤(2)中，所述涂膜液的质量浓度为5～15％，优选为10％。

进一步地，步骤(3)中，所述浸渍的时间为0～5s。

更进一步地，步骤(3)中，所述浸渍的时间为0s，即一旦支撑体所有表面得到浸渍就马上取出。

进一步地，步骤(3)中，浸渍完成后，取出蜂窝陶瓷的速度为10～20cm/s，优选为10cm/s。

进一步地，步骤(3)中，所述干燥是在120℃干燥1～3小时。

进一步地，步骤(4)中，所述高温烧结的温度为400～600℃，优选为500℃，升温速率为10℃/min，烧结时间为1～4小时。

进一步地，步骤(5)中，所述粘结剂为耐高温的有机粘结剂，包括丙烯酸酯类。

进一步地，步骤(5)中，所述十字交叉堵孔方式具体为：同一孔道，仅封堵孔道的一侧端口，而另一侧端口不封堵；且与被封堵孔道的封堵端口同截面的上下左右相邻的四个孔道端口均不封堵。