[发明专利]多通道碳化硅陶瓷膜元件及其制备方法

权利要求书

1.一种多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，支撑体的制备，按照质量比100:(5～10)：(3～5):(10～15)称取碳化硅粉Ⅰ、碳化硅粉Ⅱ、结合剂和造孔剂，与水配置成泥料并成型，经过烧结得到多通道碳化硅陶瓷膜支撑体，

步骤2，过渡层的制备，按照质量比100：(20～40)：(10～20)称取碳化硅粉Ⅲ、聚乙烯醇和聚丙烯酸，与水混合得到过渡层浆料，将所述步骤1得到的多通道碳化硅陶瓷膜支撑体浸渍在所述过渡层浆料以在所述支撑体的内孔表面形成被覆层，此后进行烧结以在所述支撑体的内孔表面形成过渡层，

步骤3，表面膜层的制备，按照质量比100：(15～25)：(5～10)称取碳化硅粉Ⅳ、聚乙烯醇和聚丙烯酸，与水混合得到涂膜液，将所述步骤2得到的内孔表面形成有过渡层的支撑体浸渍于所述涂膜液中，以在所述过渡层上形成涂膜，此后进行烧结以在所述过渡层上形成表面层，进一步将其置于氧化炉中进行氧化处理，以得到亲水性碳化硅表面膜层，

其中，所述碳化硅粉Ⅳ的平均粒径＜所述碳化硅粉Ⅲ的平均粒径＜所述碳化硅粉Ⅰ的平均粒径，且所述碳化硅粉Ⅱ＜所述碳化硅粉Ⅰ的平均粒径。

2.根据权利要求1所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述支撑体的制备具体包括如下步骤：

步骤11，按照质量比100:(5～10)：(3～5):(10～15)称取碳化硅粉Ⅰ、碳化硅粉Ⅱ、结合剂和造孔剂，其中，所述碳化硅粉Ⅰ的平均粒径范围在35～55μm之间，所述碳化硅粉Ⅱ的平均粒径范围在0.5～3.0μm之间；

步骤12，将所述结合剂溶于水，将碳化硅粉Ⅰ、碳化硅粉Ⅱ以及所述造孔剂加入所述结合剂的水溶液中，混合得到混合物料，其固含量为50％～70％；

步骤13，对所述混合物料进行混练，得到泥料；

步骤14,将所述泥料进行挤出成型，得到素坯；

步骤15，将所述素坯干燥后进行烧成，得到多通道碳化硅陶瓷膜支撑体。

3.根据权利要求2所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤11中，所述结合剂选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸及其混合物，所述造孔剂为炭黑、活性碳粉、或石墨粉，平均粒径为5～10μm之间。

4.根据权利要求2所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤13中，将所述混合物料放入真空练泥机中，真空度0.05～0.1MPa的条件下练泥6～12h后，在室温下陈腐12～18h，此后重复上述操作多次，运行压力达到0.08～0.12MPa，得到所述泥料。

5.根据权利要求2所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述步骤15包括：

步骤151，将所述素坯置于室温环境中干燥4～12h，所述室温环境为温度20～30℃，相对湿度50％～70％；

步骤152，将室温干燥后的素坯在100～150℃下保温1～3h；

步骤153，将干燥后的素坯置入真空烧结炉中进行烧成，在800～1000℃下保温1～3h，此后继续加热至2100～2300℃，并保温1～3h,得到所述多通道碳化硅陶瓷膜支撑体。

6.根据权利要求2所述的多通道碳化硅陶瓷膜元件的制备方法，其特征在于，所述过渡层的制备，包括以下步骤：

步骤21，按照质量比100：(20～40)：(10～20)称取碳化硅粉Ⅲ、聚乙烯醇和聚丙烯酸，其中，所述碳化硅细粉Ⅲ的平均粒径范围在1～10μm之间；

步骤22，将所述步骤21称取的物料与水混合，得到过渡层浆料，其固含量为30％～50％；

步骤23，将所述步骤15得到的支撑体置于所述过渡层浆料中，使所述过渡层浆料在所述支撑体中流动10～20s，流速为0.5～2m/s，以在所述支撑体的内孔表面形成被覆层；

步骤24，将内孔表面形成有被覆层的支撑体烘干后进行烧结，以在所述支撑体的内孔表面形成过渡层。