[发明专利]一种管式陶瓷功能膜可控涂膜装置及方法

说明书

本发明涉及一种管式陶瓷功能膜可控涂膜装置及方法。该涂膜装置包括溶胶入口电磁阀、溶胶出口电磁阀、溶胶释放口电磁阀、空气吹扫口电磁阀、压力控制电磁阀、溶胶输送泵、溶胶储罐、支撑体夹具、支撑体橡胶保护套、支撑体密封圈；配制好的溶胶涂膜液利用涂抹装置完成陶瓷功能膜的涂膜过程，通过控制空气吹扫压力来控制膜层的厚度，使得涂膜过程自动化、可控化。利用该发明可在单通道或多通道管式支撑体表面制备膜层厚度可控，膜表面平整均匀的陶瓷功能膜膜，利用该方法制备的功能陶瓷膜在保持分离选择性的前提下，通量更高。

技术领域

本发明涉及无机膜材料技术领域，尤其涉及管式陶瓷功能膜可控涂膜装置及方法，以及膜层厚度可控陶瓷功能膜的制备方法。

背景技术

陶瓷膜是无机膜中的一种，属于膜分离技术中的固体膜材料，是由不同规格的氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、氮化硅等无机陶瓷材料经特殊制备工艺，高温烧结而形成的非对称膜。由于陶瓷膜具有分离效率高、化学稳定性好、机械强度高、耐高温、耐酸碱、分离过程简单、再生性能好、能耗低、操作维护方便、使用寿命长等优势，已经广泛应用于食品、发酵、饮料、生物医药、精细化工等众多领域。根据支撑体的不同，陶瓷膜的构型可分为平板膜和管式膜，管式陶瓷膜又可分为单管式陶瓷膜和多通道管式膜两种，其中管式陶瓷膜在应用过程中可以使料液以高速的膜面流速在管腔内膜产生错流，使料液中的物质不容易在膜面堆积和结垢，延长了膜清洗周期，因此管式陶瓷膜除具有一般陶瓷膜特点外，在处理高固含量、高浓度料液方面更具有应用价值。

目前无机陶瓷膜的制备方法主要有固态粒子烧结法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、阳极氧化法，此外，近年来又开发出一些新型的制备方法，如相分离-虑取法、辐射-腐蚀法、薄膜沉积法等方法。其中溶胶-凝胶法由于其原料及涂膜工艺较为简单，材料复合更为均匀，其孔径可细达纳米级，是制备无机陶瓷膜最重要的一种方法，该种方法通常是将醇盐或者非醇盐在一定的介质条件下进行水解和缩聚反应，制得一定粒径分布的溶胶，并加入一定比例的高分子添加剂，制得一定粘度和浓度的涂膜浆液，在多孔支撑体上浸浆涂膜，该种方法在成膜过程中容易造成悬浮颗粒内渗，另外膜层的厚度也不容易控制，会影响到陶瓷膜的渗透通量和分离性能。CN101265123A中提出一种小孔径陶瓷超滤膜的制备方法，通过有机物溶液处理具有较大孔径的支撑体，以达到减少溶胶内渗现象。CN1216675C中提出一种无机超滤膜的制备方法，利用湿化学法制备超细粉体工艺和粒子烧结法制备陶瓷膜工艺，通过控制湿化学法所生成晶核的大小和干燥烧结制度来控制成膜孔径的大小，制备出孔径小于100nm完整的超滤膜。CN102671550B提出一种陶瓷膜管支撑体及其制备方法，将挤出成型和凝胶注模工艺结合起来，采用粘度较小的泥料进行挤出成型减小了陶瓷膜管的应力，从而减少了陶瓷膜管在后续干燥烧结过程中的开裂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种涂膜均匀、厚度可控的管式陶瓷功能膜的涂膜装置及方法。

本发明采用如下技术方案予以实现：

本发明提供了一种管式陶瓷功能膜可控涂膜装置，该装置包括支撑体夹具、溶胶输送泵和溶胶储罐，所述的支撑体夹具由筒体和上下可快速拆装的封头组成，筒体内设有带夹层的支撑体橡胶保护套和支撑体密封圈；

所述的溶胶储罐入口经溶胶释放口电磁阀与支撑体夹具的溶胶释放口相连，溶胶储罐出口连接有溶胶输送泵，溶胶输送泵的另一端经溶胶入口电磁阀与支撑体夹具的溶胶入口相连；支撑体夹具的溶胶出口经溶胶出口电磁阀与溶胶储罐相连，支撑体夹具的两个压缩空气口经空气吹扫口电磁阀、压力控制电磁阀分别与压缩空输送管道连接。

所述的橡胶保护套和密封圈采用耐酸碱性强和弹性较好的氟硅橡胶。

所述的支撑体为多孔的α-Al₂O₃支撑体上制备陶瓷膜。