本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，將支撐體生坯分三層結(jié)構(gòu)即上層支撐坯片、中層滲透孔槽坯片、下層支撐坯片分別進(jìn)行制備，再通過(guò)粘結(jié)的方式形成整體，經(jīng)干燥和煅燒而得到碟式陶瓷膜支撐體。此外，還公開(kāi)了一種碟式陶瓷膜制品的制備方法及其陶瓷膜。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)解決了復(fù)雜形狀滲透孔道陶瓷膜成型難的問(wèn)題，大大降低了碟式陶瓷膜的制備工藝難度，從而可獲得高滲透通量、更大尺寸的圓盤(pán)型平板陶瓷膜。瓷膜。瓷膜。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法及其陶瓷膜制品
[0001]本專(zhuān)利技術(shù)涉及膜分離
，尤其涉及一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法及其陶瓷膜制品。
技術(shù)介紹
[0002]無(wú)機(jī)陶瓷膜是以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC等陶瓷原料經(jīng)一系列特殊工藝制作而成的多孔結(jié)構(gòu)分離材料，具有優(yōu)異的過(guò)濾性能，同時(shí)還具有耐高溫、耐溶劑、耐酸堿腐蝕、高機(jī)械強(qiáng)度以及易清洗可再生等優(yōu)點(diǎn)，在化工、食品、制藥等領(lǐng)域有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0003]陶瓷膜根據(jù)形狀可分為管狀、多通道和平板狀。其中，平板陶瓷膜采用外壓式過(guò)濾，即陶瓷膜的外表面為分離層，膜孔道為滲透液通道。由于具有蛋殼效應(yīng)，在承受相同膜間壓的情況下，平板陶瓷膜支撐體的壁厚可以小至1mm，從而大幅降低陶瓷膜的滲透阻力。但是，平板陶瓷膜所采取的膜過(guò)濾方式相當(dāng)于“死端”過(guò)濾，即被截留組分直接在膜表面積累，形成濃差極化，在受壓情況下形成濾餅層，使得過(guò)濾阻力持續(xù)增大，加速了膜污染的發(fā)生，從而導(dǎo)致滲透通量下降，影響了陶瓷膜的滲透效率和使用壽命。
[0004]為減少上述膜污染，當(dāng)前普遍采用鼓氣方式以增加料液的擾動(dòng)，減少平板陶瓷膜的濃差極化，然而實(shí)際效果卻不佳，主要是因?yàn)闅馀輰?duì)陶瓷膜表面的流體擾動(dòng)不足。為此，也有通過(guò)增設(shè)一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓板以提高平板陶瓷膜表面的料液擾動(dòng)，這在一定程度上減少了濃差極化。另外一種解決方法是使平板陶瓷膜旋轉(zhuǎn)，即制備一種碟式陶瓷膜(其中心具有一積水通孔，其內(nèi)部沿徑向方向設(shè)有若干孔道)，通過(guò)陶瓷膜的旋轉(zhuǎn)在膜表面形成剪切力，使過(guò)濾膜表面保持比較薄的濾餅層厚度，使得過(guò)濾操作保持連續(xù)、穩(wěn)定的過(guò)濾狀態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于碟式陶瓷膜普遍是采用常規(guī)的干壓法或凝膠注模法進(jìn)行制備。然而，這些方法不適用于制備更為復(fù)雜、密集的滲透通道，只能制備出有限數(shù)量的直型通道。由于碟式陶瓷膜是處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，簡(jiǎn)單的直型通道加之?dāng)?shù)量有限不利于獲得高的滲透通量。同時(shí)，受凝膠鑄模濕坯強(qiáng)度的限制，目前現(xiàn)有技術(shù)這類(lèi)陶瓷膜的直徑一般是150mm左右，有些可以達(dá)到300mm左右，但無(wú)法制備出更大尺寸的圓盤(pán)型平板陶瓷膜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，將支撐體生坯分三層結(jié)構(gòu)即上層支撐坯片、中層滲透孔槽坯片、下層支撐坯片分別進(jìn)行制備，再通過(guò)粘結(jié)的方式形成整體，以解決復(fù)雜形狀滲透孔道陶瓷膜成型難的問(wèn)題，大大降低碟式陶瓷膜的制備工藝難度。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的在于提供一種碟式陶瓷膜制品的制備方法及其陶瓷膜。
[0006]本專(zhuān)利技術(shù)的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0007]本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，包括以下步驟：
[0008](1)支撐體薄型坯片的制備
[0009]首先制備厚度為1.0～2.5mm的圓形坯片；
[0010](2)支撐體生坯組件的制備
[0011]使用沖壓機(jī)在所述圓形坯片的中央沖壓出第一中心通孔，得到上層支撐坯片、下層支撐坯片；在所述圓形坯片的中央沖壓出第二中心通孔、坯面沖壓出均布的、呈鏤空的滲透孔槽，得到中層滲透孔槽坯片；所述滲透孔槽的一端與第二中心通孔連通、另一端封閉；
[0012](3)支撐體生坯組件的粘結(jié)、燒成
[0013]按照所述上層支撐坯片、中層滲透孔槽坯片、下層支撐坯片的順序疊放，使用粘結(jié)劑溶液粘結(jié)在一起并通過(guò)壓力整形而形成三層結(jié)構(gòu)的整體，干燥后得到支撐體生坯，經(jīng)煅燒后即得到碟式陶瓷膜支撐體。
[0014]上述方案中，本專(zhuān)利技術(shù)所述滲透孔槽以弧形呈徑向設(shè)置，而排列形成螺旋狀。
[0015]進(jìn)一步地，本專(zhuān)利技術(shù)所述步驟(3)的粘結(jié)劑溶液為水、或濃度為0.05～3wt％的聚乙烯醇或羥丙基甲基纖維素的水溶液。
[0016]本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0017]本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種碟式陶瓷膜制品的制備方法，在上述碟式陶瓷膜支撐體的制備方法得到的支撐體表面涂覆分離膜層漿料形成分離膜層，而得到碟式陶瓷膜制品。
[0018]進(jìn)一步地，本專(zhuān)利技術(shù)所述碟式陶瓷膜支撐體、分離膜層的原料組成及制備如下：
[0019]所述碟式陶瓷膜支撐體的薄型坯片采用干壓法制備時(shí)的原料組成為：平均粒徑為5～50μm的陶瓷粉體、以及用量分別為該陶瓷粉體1～8wt％、2～6wt％、1～10wt％的造孔劑、粘結(jié)劑、水；所述各組成在混料機(jī)中混合成均勻的混合料，然后將所述混合料均勻加入模具中，通過(guò)壓片機(jī)壓力成型而得到坯片；
[0020]所述碟式陶瓷膜支撐體的薄型坯片采用輥軋法制備時(shí)的原料組成為：平均粒徑為5～50μm的陶瓷粉體、以及用量分別為該陶瓷粉體1～8wt％、2～6wt％、10～38wt％、3～6wt％的造孔劑、粘結(jié)劑、水、潤(rùn)滑劑；首先將陶瓷粉體、造孔劑和粘結(jié)劑在混料機(jī)中混合成均勻的混合料，然后將所述混合料與水、潤(rùn)滑劑在捏泥機(jī)中捏合成泥、陳腐后，使用輥軋機(jī)輥軋而得到坯片；
[0021]所述碟式陶瓷膜支撐體的薄型坯片采用流延法制備時(shí)的原料組成為：平均粒徑為5～50μm的陶瓷粉體、以及用量分別為該陶瓷粉體2～6wt％、0.5～1.2wt％、1～4wt％、100～250wt％的粘結(jié)劑、分散劑、穩(wěn)定劑、水；所述各組成在球磨機(jī)內(nèi)球磨混合2～8h，經(jīng)除泡后，在流延機(jī)上流延而得到坯片；
[0022]所述分離膜層漿料由平均粒徑為0.5～1μm的陶瓷粉體、用量分別為該陶瓷粉體0.5～1.2wt％、1～4wt％、700～920wt％的分散劑、穩(wěn)定劑、水組成，經(jīng)攪拌混合形成懸浮液漿料。
[0023]上述方案中，本專(zhuān)利技術(shù)所述陶瓷粉體為Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC中的一種或其組合；所述造孔劑為淀粉；所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素中的一種或其組合；所述潤(rùn)滑劑為甘油、油酸、聚乙烯醇；所述分散劑為聚丙烯酸、Dolapix系列分散劑、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或其組合，或聚乙烯亞胺，或聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的組合；所述穩(wěn)定劑為聚丙烯酸或聚乙烯亞胺、聚丙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一種或其組合(聚丙烯酸不能與聚乙烯亞胺互配使用)。
[0024]進(jìn)一步地，本專(zhuān)利技術(shù)所述碟式陶瓷膜支撐體的生坯在1500～1650℃溫度下煅燒，保溫時(shí)間為2～4h，得到碟式陶瓷膜支撐體。
[0025]進(jìn)一步地，本專(zhuān)利技術(shù)采用噴涂-浸涂法將所述分離膜層漿料涂覆在碟式陶瓷膜支撐體的表面，首先將分離膜層漿料置于噴槍料筒內(nèi)，通過(guò)控制噴涂時(shí)間來(lái)控制噴涂厚度，干燥后將碟式陶瓷膜支撐體以徑向方向置于盛有分離膜層漿料的料斗內(nèi)，分離膜層漿料的液面超過(guò)碟式陶瓷膜支撐體的半徑，使得碟式陶瓷膜支撐體的一半浸沒(méi)到分離膜層漿料中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使碟式陶瓷膜支撐體的所有外表面與分離膜層漿料接觸而形成濕膜，經(jīng)過(guò)干燥、煅燒，得到平均孔徑為0.1～0.5μm、厚度為15～40μm的分離膜層。
[0026]上述方案中，本專(zhuān)利技術(shù)所述濕膜干燥后在1300～1450℃溫度下煅燒，保溫2～4h。
[0027]利用上述碟式陶瓷膜制品的制備方法制得的陶瓷膜。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，其特征在于包括以下步驟：(1)支撐體薄型坯片的制備首先制備厚度為1.0～2.5mm的圓形坯片；(2)支撐體生坯組件的制備使用沖壓機(jī)在所述圓形坯片的中央沖壓出第一中心通孔(1-1)，得到上層支撐坯片、下層支撐坯片；在所述圓形坯片的中央沖壓出第二中心通孔(2-1)、坯面沖壓出均布的、呈鏤空的滲透孔槽(2-2)，得到中層滲透孔槽坯片；所述滲透孔槽(2-2)的一端與第二中心通孔(2-1)連通、另一端封閉；(3)支撐體生坯組件的粘結(jié)、燒成按照所述上層支撐坯片、中層滲透孔槽坯片、下層支撐坯片的順序疊放，使用粘結(jié)劑溶液粘結(jié)在一起并通過(guò)壓力整形而形成三層結(jié)構(gòu)的整體，干燥后得到支撐體生坯，經(jīng)煅燒后即得到碟式陶瓷膜支撐體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，其特征在于：所述滲透孔槽(2-2)以弧形呈徑向設(shè)置，而排列形成螺旋狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜支撐體的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)的粘結(jié)劑溶液為水、或濃度為0.05～3wt％的聚乙烯醇或羥丙基甲基纖維素的水溶液。4.一種碟式陶瓷膜制品的制備方法，其特征在于：在權(quán)利要求1-3之一所述制備方法得到的碟式陶瓷膜支撐體表面涂覆分離膜層漿料形成分離膜層，而得到碟式陶瓷膜制品。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碟式陶瓷膜制品的制備方法，其特征在于所述碟式陶瓷膜支撐體、分離膜層的原料組成及制備如下：所述碟式陶瓷膜支撐體的薄型坯片采用干壓法制備時(shí)的原料組成為：平均粒徑為5～50μm的陶瓷粉體、以及用量分別為該陶瓷粉體1～8wt％、2～6wt％、1～10wt％的造孔劑、粘結(jié)劑、水；所述各組成在混料機(jī)中混合成均勻的混合料，然后將所述混合料均勻加入模具中，通過(guò)壓片機(jī)壓力成型而得到坯片；所述碟式陶瓷膜支撐體的薄型坯片采用輥軋法制備時(shí)的原料組成為：平均粒徑為5～50μm的陶瓷粉體、以及用量分別為該陶瓷粉體1～8wt％、2～6wt％、10～38wt％、3～6wt％的造孔劑、粘結(jié)劑、水、潤(rùn)滑劑；首先將陶瓷粉體、造孔劑和粘結(jié)劑在混料機(jī)中混合成均勻的混合料，然后將所述混合料與水、潤(rùn)滑劑在捏泥機(jī)中捏合成泥、陳腐后，使用輥軋機(jī)輥軋而得到坯片；所述碟式陶瓷...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常啟兵，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：常啟兵，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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