[发明专利]一种非对称结构陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种非对称结构陶瓷膜，包括多孔支撑层和分离层，分离层设置在多孔支撑层的表面，多孔支撑层的内侧和外侧的表面均设置有分离层。本发明的另一个目的是提供一种制备上述非对称结构陶瓷膜的方法，包括以下步骤：（1）将粗颗粒粉体原料和细颗粒粉体原料进行湿法混合，干燥后得到混合粉体；（2）将混合粉体、润滑剂、成膜助剂、造孔剂和水加入到混料机中混合均匀，再进行真空练泥，然后置于密闭容器中陈腐一段时间，得到坯料；（3）利用挤压成型机将坯料挤出成型，得到湿坯，接着将湿坯干燥，得到生坯，然后将生坯烧成，得到非对称结构陶瓷膜。本发明的非对称结构陶瓷膜分离性能好的；制备方法工艺简单、能提高产品质量和降低成本。

技术领域

本发明涉及一种非对称结构陶瓷膜及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。

背景技术

膜分离技术具有分离效率高、节能、操作方便和对环境友好等一系列优越性。分离膜根据制备材料可分为有机膜和陶瓷膜等，陶瓷膜与有机膜相比，具有耐高温、耐腐蚀、强度高、孔径易于调控、不老化和使用寿命长等优点，可以满足特别苛刻的使用要求，因而日益受到重视。

陶瓷膜一般为非对称结构，具有起支撑作用的多孔支撑层和起过滤作用的分离层。多孔支撑层的制备技术主要有挤出成型、压制成型和注浆成型，分离层的形成主要有固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法，均采用溶液或浆料浸渍涂覆制备。

上述制备方法需要进行多次高温烧成，不但制造周期长，难以保证产品质量，而且能耗大和制备成本高。而且，由于从多孔支撑层到分离层所用原料粒径依次减小，细颗粒容易在孔道表面张力作用下进入多孔支撑层的孔隙中，导致多孔支撑层的孔隙堵塞，使非对称结构陶瓷膜的渗透阻力增加，分离性能下降。另外，受涂覆浆料稳定性和多孔支撑层表面粗糙度及孔洞等缺陷的影响，分离层的孔径分布难以控制，孔径分布范围往往较宽，甚至出现较大的孔洞缺陷，也导致分离性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离性能好的非对称结构陶瓷膜；以及工艺简单、能提高产品质量和降低成本的非对称结构陶瓷膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种非对称结构陶瓷膜，包括多孔支撑层和分离层，所述分离层设置在所述多孔支撑层的表面，所述多孔支撑层的内侧和外侧的表面均设置有所述分离层。

优选地，所述多孔支撑层的厚度为0.5～4mm，平均孔径为2～25μm，孔隙率为35～47%；所述分离层的厚度为10～30μm，平均孔径为0.2～5μm，孔隙率为30～42%。

优选地，所述非对称结构陶瓷膜呈单管状、多通道管状或蜂窝状结构。

本发明的另一个目的是提供一种制备上述非对称结构陶瓷膜的方法，包括以下步骤：

（1）将粗颗粒粉体原料和细颗粒粉体原料进行湿法混合，干燥后得到混合粉体；

（2）将所述混合粉体、润滑剂、成膜助剂、造孔剂和水加入到混料机中混合均匀，再进行真空练泥，然后置于密闭容器中陈腐一段时间，得到坯料；

（3）利用挤压成型机将所述坯料挤出成型，得到湿坯，接着将所述湿坯干燥，得到生坯，然后将所述生坯烧成，得到所述非对称结构陶瓷膜。

优选地，在所述步骤（1）中，所述粗颗粒粉体的平均粒径为10～120μm，所述细颗粒粉体的平均粒径为2～25μm，且所述粗颗粒粉体的平均粒径为细颗粒粉体的平均粒径的4～10倍；在所述混合粉体中，所述粗颗粒粉体的含量为65～85wt%，所述细颗粒粉体的含量为35～15wt%；所述湿法混合在混料机或球磨机中进行，混合时间为1～5小时。