[发明专利]用于生产粉煤灰陶瓷膜的组合物以及粉煤灰陶瓷膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及陶瓷膜技术领域，公开了用于生产粉煤灰陶瓷膜的组合物以及粉煤灰陶瓷膜及其制备方法和应用，该组合物包括粉煤灰、有机成型剂和增塑剂，所述粉煤灰中组分M，所述组分M选自TiO₂、CaO和MgO中的至少一种，将该组合物与水进行混合，然后成型，得到坯体，再将坯体进行烧结，得到粉煤灰陶瓷膜，该粉煤灰陶瓷膜具有良好的抗弯强度和较高的气孔率。

技术领域

本发明涉及陶瓷膜技术领域，具体涉及一种用于生产粉煤灰陶瓷膜的组合物以及粉煤灰陶瓷膜及其制备方法和应用。

背景技术

粉煤灰是一种储量丰富、廉价易得的工业废物，主要成分为SiO₂和 Al₂O₃，二者含量达到70％以上，与传统陶瓷的原料中粘土成分相近。此外，粉煤灰本身还具有大量的微孔和较高的比表面积。利用这种工业废物不仅能够减少环境污染，还可以开发生产低成本高附加值的陶瓷。

CN103204673A公开了一种用于水处理的粉煤灰烧结材料，粉煤灰膜及填料为粉煤灰烧结形成的无机微孔材料，该方法包括：(1)粉煤灰及其配料按重量比：粉煤灰60-70，粘土20-30，炭粒10，混合研磨至80-200目，加水混湿混匀，陈化、造型，形状可做成管状，多孔状，平板状，自然干燥，通过烧结，烧结温度控制在1200-1700℃，用树叶在活化室内活化30分钟取出，使其孔径在0.1-90.0微米之间。该方法中，为了获得无机陶瓷膜的物化特性，不仅需要在配料额外加入粘土和碳粉，还需要对粉煤灰及其配料进行研磨，而且粉煤灰的用量仅为60-70，并未对粉煤灰进行充分的利用。

CN107115768A公开了一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜及其制备方法，该方法包括：支撑体的制备：(1)配料：主料为粉煤灰，比例在 68％以上；辅料为糊精、高粘羧甲基纤维素、甘油和高岭土，比例小于32％； (2)粉料：采用立式球磨机进行干磨4h，保证配料的均匀混合以及骨料中颗粒尺寸100目以下；(3)混料：水料比在0.25-0.28；(4)真空练泥：将混料进行4-5次真空练泥，然后密封陈腐12h，使水分混合均匀；再次真空练泥2-3次，保证坯料有一定的强度和塑形；(5)成型。同样的该方法中，不仅需要加入高岭土，也需要对配料进行研磨，除此之外，在加入粉煤灰的条件下，再额外加入高岭土，粉煤灰的利用率依然有限。

文献《粉煤灰基多孔陶瓷膜的制备研究》(任祥军等，材料科学与工程学报[J]，2006，24(4))中，在制备陶瓷膜的过程中，需要加入造孔剂，并且造孔剂的加入量达到20％时，得到的陶瓷膜才能满足作为过滤介质的要求。

文献《用粉煤灰制备多孔陶瓷过滤材料的研究》(熊林等，矿冶工程[J]， 2010，30(4))中，通过粉煤灰、粘结剂和造孔剂制备得到的陶瓷膜的气孔率、抗弯强度、吸水率、体积密度和耐酸碱值分别为41.52％、9.37MPa、36.38％、 1.14g/cm³、96.15％和94.77％，不仅陶瓷膜的性能较差，而且还需要加入35％的造孔剂。

因此，在现有技术中采用粉煤灰为主原料制备陶瓷膜的过程中，存在粉煤灰利用率低，工艺复杂，制得的粉煤灰陶瓷膜的性能(气孔率、抗弯强度、耐酸碱腐蚀性以及纯水通量)差的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术采用粉煤灰为主原料制备陶瓷膜的过程中，存在粉煤灰利用率低，工艺复杂，制得的粉煤灰陶瓷膜性能(气孔率、抗弯强度、耐酸碱腐蚀性以及纯水通量)差的问题，提供一种用于生产粉煤灰陶瓷膜的组合物以及粉煤灰陶瓷膜及其制备方法和应用，采用该组合物制备得到的粉煤灰陶瓷膜具有较高的抗弯强度、气孔率、耐酸碱性和纯水通量。