[发明专利]微滤陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微滤陶瓷膜，包括下述重量百分比的组分：粉煤灰50‑80％；粘合剂：15‑40％；成孔剂5‑10％。其制备方法包括下述步骤：将粉煤灰、粘合剂和成孔剂按重量百分比混合；然后将粉煤灰、粘合剂和成孔剂混合物研磨均匀，用压片机压成薄片；再将所述薄片在马弗炉中高温烧结一段时间，即形成孔径在0.01μm到10μm之间的微滤陶瓷膜。本发明选择废料粉煤灰作为主要原料，既价格低廉，又达到了废物回收利用的目的，可大大节约陶瓷膜的制造成本，引入的粘合剂和成孔剂不会向陶瓷膜中引入其他杂质，可一次烧结成型，其制得的陶瓷膜力学强度可与金属氧化物陶瓷膜相媲美，除油率均高于99％，具有较佳的分离和过滤效果。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种用于分离、过滤处理的陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

目前，已经工业化的陶瓷膜产品主要为SiO₂，Al₂O₃，TiO₂和ZrO₂陶瓷膜，是以不同规格的SiO₂，Al₂O₃，TiO₂和ZrO₂等无机陶瓷材料作为支撑体，经表面涂膜、高温烧制而成。

现有技术中商品化的陶瓷膜通常具有三层结构，分别为分离层、过渡层和支撑层，分离层起筛分作用，过渡层的存在是为了避免分离层的颗粒被水冲入支撑层，而支撑层在使用过程中为分离层提供机械强度。因此，陶瓷膜的制备过程通常要进行三次烧结，复杂的制备过程使陶瓷膜制备成本较高。

陶瓷膜可根据孔径尺寸分为微滤陶瓷膜和超滤陶瓷膜。其缺点为原材料价格昂贵，烧结温度高(通常为1300度以上)，不适用于强酸强碱等苛刻环境。现有研究集中于以廉价矿物和工业废物如莫来石，高岭土，矾土矿等为原材料代替原始氧化物材料来降低制备成本。但以传统金属氧化物为原料的陶瓷膜的力学强度大于50MPa，而以固废或者矿物为原料制备的陶瓷膜的力学强度却通常低于30MPa，难以达到目前分离过滤过程中环境条件的要求和处理效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种以粉煤灰为主要原料，制备过程简单、成本低廉、力学强度好且分离和过滤性能较佳的陶瓷膜。

本发明提供的一种微滤陶瓷膜，包括下述重量百分比的组分：

粉煤灰50-80％；粘合剂：15-40％；成孔剂5-10％。

所述粘合剂可选用γ-Al₂O₃、玻璃、聚乙烯醇或纤维素，优选γ-Al₂O₃。

所述成孔剂可选用CaCO₃、淀粉、石墨或尼龙，优选CaCO₃。

本发明选择粉煤灰作为主要原料，是以工厂加工时的废料为原料，既价格低廉，又达到了废物回收利用的目的，可大大节约陶瓷膜的制造成本。组分中配比适量的粘合剂和成孔剂辅佐，有利于陶瓷膜的加工成型，同时，引入这两种辅佐剂选用的都是非常廉价易得的化合物，且不会向陶瓷膜中引入其他杂质，可最大限度地在废物再利用的基础之上进一步降低制备成本，其制得的陶瓷膜力学强度一般都在50MPa到65MPa之间，最高可达71.46MPa，除油率在99％以上，具有较佳的分离和过滤效果。

本发明还提供了上述微滤陶瓷膜的制备方法，包括下述步骤：

将粉煤灰、粘合剂和成孔剂按重量比混合；

将粉煤灰、粘合剂和成孔剂混合物研磨均匀，然后用压片机压成薄片；

将薄片在马弗炉中以1000-1200℃的高温烧结一段时间，形成孔径在0.01μm到10μm之间的微滤陶瓷膜。