[发明专利]一种低温烧结耐酸碱多孔碳化硅陶瓷膜的制备方法

说明书

本发明涉及多孔陶瓷材料及膜分离技术领域，具体是一种低温烧结耐酸碱多孔碳化硅陶瓷膜及其制备的方法。本发明依次包括以下步骤：(1)支撑体制作、(2)过渡层处理、(3)过滤层处理、(4)膜烧结过程；本发明具有烧结温度低、生产能耗低、工艺方法简单、设备要求低、生产成本和投资成本低、控制灵活、成型容易、适合工业定制、满足规模化生产的特点。该方法生产的多孔碳化硅陶瓷膜具有亲水性好，过滤通量大，空隙率高、过滤精度高、机械强度高，耐酸碱性好、使用寿命长的特点。

技术领域

本发明专利涉及无机多孔材料技术领域，特别涉及无机膜分离材料技术领域，具体为一种低温烧结耐酸碱多孔碳化硅陶瓷膜的制备方法。

背景技术

多孔碳化硅陶瓷作为过滤材料被广泛应用于污水处理、高温气体除尘等环保领域，具有化学稳定性好、耐高温、抗微生物侵蚀、机械度高、可反向冲洗、膜孔不变形、分离效率高、抗污染能力强，操作简便，易清洗等诸多优势，将成为环保领域中膜分离技术的关键组成材料与发展趋势。传统的碳化硅陶瓷烧结通常采用重结晶烧结、固相烧结、反应烧结和液相烧结工艺，其中用于烧结多孔碳化硅陶瓷的工艺主要是重结晶烧结和液相烧结。

重结晶烧结是利用蒸发凝聚的原理，必须有不同粒径的颗粒参与，粗颗粒在蒸发凝聚过程起一个骨架作用，细颗粒作为烧结颈的物质源，促进烧结颈的发育达到烧结的作用。因此在烧结过程中需要在高温下(2200～2450℃)，保护气氛下(高纯氮气或者氦气)小颗粒碳化硅蒸发再凝聚，并且烧结窑炉昂贵，烧结工艺复杂和烧成材料机械强度差等缺点。

液相烧结是借助烧结助剂在一定温度下与碳化硅颗粒形成多元液相从而将碳化硅颗粒连接在一起的过程，该烧结方法温度低(1400℃以下)，不需要保护气氛，窑炉结构简单，价格便宜，生产工艺简单，生产成本低廉且烧成材料机械强度高。专利CN101913872A公开了用氧化硅作为高温烧结助剂液相烧结法生产碳化硅过滤管。但是由于氧化硅耐酸不耐碱，该方法生产的碳化硅过滤管不能在强碱性条件下使用，并且，当过滤管堵塞，不能用碱性溶液洗涤使得过滤管通量恢复。此外，由于碳化硅和氧化硅热膨胀系数不匹配，在烧结过程中会发生碳化硅过滤管开裂或变弯。

由上可知，现有碳化硅陶瓷重结晶烧结存在温度高、设备价格高、能耗大、成本高的问题；现有碳化硅陶瓷液相烧结存在耐热震性差、耐碱性差、烧成品容易开裂、烧成品容易变弯的缺点。如何提供一种烧结温度低、生产能耗低、工艺方法简单、设备要求低、生产成本和投资成本低、控制灵活、成型容易、适合工业定制、满足规模化生产的制备方法以及提供一种耐热震性能好，耐酸碱腐蚀好、烧成品在烧结过程不开裂和不弯曲、烧成品的孔隙率高、机械强度大、通量大、使用寿命长的多孔碳化硅陶瓷材料是本发明要解决技术问题。

发明内容

为解决多孔碳化硅膜陶瓷材料制备过程中存在的技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种低温烧结耐酸碱多孔碳化硅陶瓷膜的制备方法，其特征在于：该制备方法所使用的原料为碳化硅粉、烧结助剂、成型剂、造孔剂、润滑剂、粘结剂、分散剂和溶剂；该制备方法依次包括以下步骤：(1)支撑体制作、(2)过渡层处理、(3)过滤层处理、(4)膜烧结；

其中：碳化硅粉的粒径范围在30～200μm、集中度在85％以上、纯度99％以上；

烧结助剂是由锆英石，高硼硅，钾长石，石英砂，苏州土，烧滑石，白垩，萤石构成；

成型剂由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种以上构成；

造孔剂为石墨粉、淀粉、活性炭粉、竹粉中的一种以上构成；

润滑剂由甘油、油酸、桐油中的一种以上构成；

粘结剂是由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种以上构成；