[发明专利]一种碟式陶瓷膜支撑体的制备方法及其陶瓷膜制品

说明书

本发明公开了一种碟式陶瓷膜支撑体的制备方法，将支撑体生坯分三层结构即上层支撑坯片、中层渗透孔槽坯片、下层支撑坯片分别进行制备，再通过粘结的方式形成整体，经干燥和煅烧而得到碟式陶瓷膜支撑体。此外，还公开了一种碟式陶瓷膜制品的制备方法及其陶瓷膜。本发明解决了复杂形状渗透孔道陶瓷膜成型难的问题，大大降低了碟式陶瓷膜的制备工艺难度，从而可获得高渗透通量、更大尺寸的圆盘型平板陶瓷膜。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种碟式陶瓷膜支撑体的制备方法及其陶瓷膜制品。

背景技术

无机陶瓷膜是以Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、SiC等陶瓷原料经一系列特殊工艺制作而成的多孔结构分离材料，具有优异的过滤性能，同时还具有耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀、高机械强度以及易清洗可再生等优点，在化工、食品、制药等领域有着独特的技术优势。

陶瓷膜根据形状可分为管状、多通道和平板状。其中，平板陶瓷膜采用外压式过滤，即陶瓷膜的外表面为分离层，膜孔道为渗透液通道。由于具有蛋壳效应，在承受相同膜间压的情况下，平板陶瓷膜支撑体的壁厚可以小至1mm，从而大幅降低陶瓷膜的渗透阻力。但是，平板陶瓷膜所采取的膜过滤方式相当于“死端”过滤，即被截留组分直接在膜表面积累，形成浓差极化，在受压情况下形成滤饼层，使得过滤阻力持续增大，加速了膜污染的发生，从而导致渗透通量下降，影响了陶瓷膜的渗透效率和使用寿命。

为减少上述膜污染，当前普遍采用鼓气方式以增加料液的扰动，减少平板陶瓷膜的浓差极化，然而实际效果却不佳，主要是因为气泡对陶瓷膜表面的流体扰动不足。为此，也有通过增设一个旋转的圆板以提高平板陶瓷膜表面的料液扰动，这在一定程度上减少了浓差极化。另外一种解决方法是使平板陶瓷膜旋转，即制备一种碟式陶瓷膜(其中心具有一积水通孔，其内部沿径向方向设有若干孔道)，通过陶瓷膜的旋转在膜表面形成剪切力，使过滤膜表面保持比较薄的滤饼层厚度，使得过滤操作保持连续、稳定的过滤状态。目前，国内外对于碟式陶瓷膜普遍是采用常规的干压法或凝胶注模法进行制备。然而，这些方法不适用于制备更为复杂、密集的渗透通道，只能制备出有限数量的直型通道。由于碟式陶瓷膜是处于高速旋转的状态，简单的直型通道加之数量有限不利于获得高的渗透通量。同时，受凝胶铸模湿坯强度的限制，目前现有技术这类陶瓷膜的直径一般是150mm左右，有些可以达到300mm左右，但无法制备出更大尺寸的圆盘型平板陶瓷膜。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碟式陶瓷膜支撑体的制备方法，将支撑体生坯分三层结构即上层支撑坯片、中层渗透孔槽坯片、下层支撑坯片分别进行制备，再通过粘结的方式形成整体，以解决复杂形状渗透孔道陶瓷膜成型难的问题，大大降低碟式陶瓷膜的制备工艺难度。本发明的另一目的在于提供一种碟式陶瓷膜制品的制备方法及其陶瓷膜。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种碟式陶瓷膜支撑体的制备方法，包括以下步骤：

(1)支撑体薄型坯片的制备

首先制备厚度为1.0～2.5mm的圆形坯片；

(2)支撑体生坯组件的制备

使用冲压机在所述圆形坯片的中央冲压出第一中心通孔，得到上层支撑坯片、下层支撑坯片；在所述圆形坯片的中央冲压出第二中心通孔、坯面冲压出均布的、呈镂空的渗透孔槽，得到中层渗透孔槽坯片；所述渗透孔槽的一端与第二中心通孔连通、另一端封闭；

(3)支撑体生坯组件的粘结、烧成

按照所述上层支撑坯片、中层渗透孔槽坯片、下层支撑坯片的顺序叠放，使用粘结剂溶液粘结在一起并通过压力整形而形成三层结构的整体，干燥后得到支撑体生坯，经煅烧后即得到碟式陶瓷膜支撑体。