【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于多孔分離膜材料制備及資源化利用領域，具體涉及一種多孔耐火型水硬性膠凝膜及其污垢去除方法和應用。
技術介紹
1、膜分離技術因其高效、集成度高、無相變等優點被廣泛應用于水處理行業，如海水淡化、中水回用或污水處理。其主要組件為分離膜，按材料可分為有機膜和無機膜兩大類。其中有機膜由于制備工藝簡單、成本低等原因，占據了市場的主導地位，但受材料物理化學性質的限制，在處理污染程度高、腐蝕性強或高溫料液時，易出現膜結構損壞、快速污染、過濾性能失效等問題，導致運行效率降低。無機膜主要為陶瓷膜和金屬膜，具有耐高溫、機械強度高、化學穩定性強等優點，但其制備過程需要高溫煅燒，導致膜脆性大和制備能耗過高。
2、研究人員一直致力于制備一種兼具無機膜和有機膜兩者優勢的新型膜產品。專利cn103739306a一種定向多孔水泥的制備方法介紹了一種采用球磨、機械攪拌、定向冷凍鑄造、冷凍干燥、恒溫恒濕養護制備定向多孔水泥的方法。其制備工藝簡單，產品通過常溫水化成型，避免了高能耗的煅燒過程。同時此方法制備的多孔水泥材料具有片層狀孔結構、孔徑可調、耐高溫、耐污染、耐腐蝕等優點，可應用于各種水體中大分子有機物的去除，如細菌、病毒和微凝膠，尤其應用于高污染、腐蝕性強和高溫的液體分離。定向多孔水泥材料長時間運行后，污垢(特別是有機污垢)易堵塞孔道致使性能下降，需采用化學試劑進行清洗，不但在一等程度上損害膜結構，而且經清洗后的化學試劑和污垢排放入環境中易造成污染和資源浪費。
技術實現思路
1、本專利技術針
2、為實現上述目的，本專利技術涉及的一種多孔耐火型水泥膜的制備方法，具體包括以下步驟：
3、(1)將耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑混合，得到混合均勻的耐火型水泥漿料；
4、(2)將步驟(1)獲得的漿料定量注入成型模具中，成型模具為兩端開口，底部開口配有可拆卸不銹鋼板的筒體，立即將成型模具放置在低溫條件下進行冷凍，得到固態冷凍體；
5、(3)將步驟(2)得到的冷凍體進行冷凍干燥，去除冷凍晶體后脫模得到耐火型水泥膜素坯，立即將素坯在恒溫恒濕條件下進行標準養護，然后將素坯放置于盛有去離子水的容器內進行自然養護，養護后進行沖洗和烘干得到耐火型水泥膜。
6、具體地，所述步驟(1)中耐火型水泥粉體材料為鋁酸鹽水泥、低鈣鋁酸鹽耐火水泥、鈣鎂鋁酸鹽水泥、白云石耐火水泥和改性硅酸鹽耐火水泥中的任一種，所述改性硅酸鹽耐火水泥為進行耐火性改性的硅酸鹽耐火水泥，耐火型水硬性膠凝材料作為主要固體材料，其特征為耐高溫、穩定性好、可以通過自身水化反應獲得強度，優選鋁酸鹽水泥；粘結劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸乙酯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種，粘結劑的作用為冷凍干燥后，通過吸附作用和靜電作用保持固體材料的完整性；分散劑為十二烷基硫酸鈉、聚丙烯酸鈉、聚乙二醇、聚丙烯酸銨中的一種或多種，其作用為在漿料制備過程中使固體顆粒分散均勻。
7、所述造孔劑為本領域技術人員了解的能夠形成定向孔道結構實現分離的無機造孔劑(如水)和有機造孔劑(如叔丁醇(tba)、莰烯、1,2-二溴乙烷、莰酮)中的一種或多種的混合物。采用去離子水為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(30～59wt％)：(40～69wt％)：(0.1～2wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為40～60％；采用有機物為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(19～39wt％)：(60～80wt％)：(0～1wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為20～40％。
8、具體地，所述定向冷凍、冷凍干燥、標準養護以及自然養護的條件，本領域技術人員均可以根據在先申請cn103739306a和本領域具體知識進行調整和確定，如冷凍溫度為-10～-196℃，優選冷凍溫度為-60～-80℃；定向冷凍時間為0.1～3h，優選冷凍時間為0.5h。冷凍干燥溫度為-40～-95℃，優選為-55～-85℃，真空度為0.1～10pa，冷凍干燥時間為10～60h，優選時間為24h；標準養護濕度為85～100％，溫度為25～40℃，優選濕度為95％，標準養護時間為10～100h，優選時間為72h；自然養護時間為20～30d，優選時間為25d，烘干溫度為30-70℃，優選溫度為50℃。當然可以實現定向冷凍、冷凍干燥、標準養護以及自然養護等相關步驟功能，然而超出上述范圍的實驗條件也在本申請的保護范圍內。
9、所述多孔耐火型水泥膜在水處理領域中的應用，特別是在含有有機物溶液分離純化中的應用，如海水淡化預處理、市政廢水預處理、海水養殖用廢水處理、油田采出水處理、印染廢水處理等。
10、所述多孔耐火型水泥膜中污垢的去除方法，具體為：
11、將待處理多孔耐火型水泥膜在550-1500℃溫度下進行焚燒。焚燒能夠去除水泥膜中的有機物，不會對水泥結構造成影響(鋁酸鹽水泥的耐受溫度上限可以到1600℃)。進一步地，焚燒溫度為600-1400℃，600-1200℃，800-1000℃，850℃，焚燒時間為0.1～5h。
12、進一步地，煅燒過程在現有的火力發電設備(如垃圾焚燒發電設備)，或火力供熱設備中進行，回收煅燒過程中產生的熱能，用于城市供電或供熱，煅燒完的水泥膜再次循環使用。
13、本專利技術中定向冷凍過程中采用的裝置為公開號為cn?103739306?a的專利中圖7所述裝置。
14、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：(1)使用耐火型水泥材料制備多孔膜，經高溫煅燒后可確保多孔膜的可再生性能；(2)通過焚燒清理膜污染物，可避免化學藥物清洗后排入水體后造成二次污染；(3)通過焚燒有機污染物釋放大量熱能，可用于需要熱能的行業，如供暖行業和鋼鐵行業，減少化石能源的使用；(4)焚燒處理可有效縮短清理污染物的時間，提高膜產品的使用效率，同時可節約水處理成本。
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1.一種多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中耐火型水泥粉體材料為鋁酸鹽水泥、低鈣鋁酸鹽耐火水泥、鈣鎂鋁酸鹽水泥、白云石耐火水泥和改性硅酸鹽耐火水泥的任一種。
3.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述造孔劑為包括無機造孔劑和有機造孔劑。
4.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，采用去離子水為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(30～59wt％)：(40～69wt％)：(0.1～2wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為40～60％；采用有機物為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(19～39wt％)：(60～80wt％)：(0～1wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為20～40％。
5.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中冷凍溫度為-10～-196℃，定向冷凍時
6.權利要求1-5任一項所述的制備方法制備的多孔耐火型水泥膜。
7.權利要求6所述多孔耐火型水泥膜在水處理領域中的應用。
8.權利要求6所述多孔耐火型水泥膜中污垢的去除方法，其特征在于，具體為：將待處理多孔耐火型水泥膜在550-1500℃溫度下進行焚燒。
9.根據權利要求8所述多孔耐火型水泥膜中污垢的去除方法，其特征在于，焚燒溫度為600-1400℃，焚燒時間為0.1～5h。
10.根據權利要求8所述多孔耐火型水泥膜中污垢的去除方法，其特征在于，焚燒過程在現有的火力發電設備，火力供熱設備中進行，回收煅燒過程中產生的熱能，用于城市供電或供熱，煅燒完的水泥膜再次循環使用。
...【技術特征摘要】
1.一種多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中耐火型水泥粉體材料為鋁酸鹽水泥、低鈣鋁酸鹽耐火水泥、鈣鎂鋁酸鹽水泥、白云石耐火水泥和改性硅酸鹽耐火水泥的任一種。
3.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述造孔劑為包括無機造孔劑和有機造孔劑。
4.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，采用去離子水為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(30～59wt％)：(40～69wt％)：(0.1～2wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為40～60％；采用有機物為造孔劑時，耐火型水泥粉體、造孔劑、分散劑和粘結劑之間的質量百分比為(19～39wt％)：(60～80wt％)：(0～1wt％)：(0～1wt％)，得到耐火型水泥漿料固含量為20～40％。
5.根據權利要求1所述的多孔耐火型水泥膜制備方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高學理，王小娟，楊棟，高從堦，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：
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