[发明专利]陶瓷膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及分离膜技术领域，公开了一种陶瓷膜及其制备方法和应用。本发明的陶瓷膜包括多孔支撑层以及形成在所述多孔支撑层上的负载膜层，所述多孔支撑层含有氧化铝和/或氧化锆，所述负载膜层由三氧化钨纳米材料构成。本发明的陶瓷膜具有超亲水性、化学稳定性好，解决以往陶瓷膜除油效率和通量不能兼顾的问题。

技术领域

本发明涉及分离膜技术领域，具体涉及一种陶瓷膜及其制备方法和应用。

背景技术

石油化工企业排放的大量含油污水不仅是极大的资源浪费更给环境造成巨大的污染。按粒径水中油污总共分为四种：浮油(＞100μm)、分散油(10-100μm)、乳化油(＜10μm)和溶解油。传统的污油去除方法包括重力隔油、聚结和气浮等，对浮油和分散油去除效果较好，但在去除乳化油和溶解油时效率较低，致使最终进入后续处理段中的污油浓度偏高，对后续处理构筑物(如生化处理段)造成不可逆冲击。因此乳化油和溶解油的去除目前是工业水处理的一道难题。

膜分离技术近年来广泛使用于食品生产和污水处理领域，有机膜已在酶产物分离、污水末端处理上崭露头角。但是有机膜在处理含油污水时存在着不耐腐蚀，使用寿命短，且不能重复高强度清洗的缺点。陶瓷膜是高温烧结的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅所形成的固体分离膜材料，可以克服上述有机膜存在的诸多缺点，且过滤精度涵盖微滤、超滤、纳滤级别，可有效分离乳化油和溶解油。但是由于目前的陶瓷膜制备工艺常常存在着分离层容易剥蚀、亲水稳定性不好、通量小和成本高的缺点。

例如，专利CN 207153489 B公开了一种超亲水并且水下超疏油的陶瓷膜的制备方法，通过磁控溅射在氧化铝陶瓷表面镀钛，然后通过水相氧化形成二氧化钛纳米阵列。此方法由于使用到了溅射的方法，受仪器和成本限制，难以工业化大规模生产。专利CN105198476 B公开了一种无机多孔陶瓷膜的制备方法，通过湿磨、干磨、造粒、模压成型和烧结的方法制备陶瓷膜，成本较低，但该无机多孔陶瓷膜对污油和悬浮固体去除效果较差。专利CN 105561803 B公开了一种大通量、高精度高温凝结水除油除铁用陶瓷超滤膜的制备方法，该陶瓷超滤膜具有较好的乳化油去除效果，但是膜通量较小。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的陶瓷膜存在的上述问题，提供一种新型的基于三氧化钨的陶瓷膜及其制备方法和应用，该陶瓷膜具有超亲水性、化学稳定性好，解决以往陶瓷膜除油效率和通量不能兼顾的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种陶瓷膜，该陶瓷膜包括多孔支撑层以及形成在所述多孔支撑层上的负载膜层，所述多孔支撑层含有氧化铝和/或氧化锆，所述负载膜层由三氧化钨纳米材料构成。

优选地，所述三氧化钨纳米材料的粒径为50-200nm。

优选地，所述多孔支撑层的孔径为1-2.5mm；

优选地，所述负载膜层由立方三氧化钨纳米材料构成。

优选地，所述多孔支撑层还含有三氧化钨。

优选地，所述多孔支撑层的厚度为5-12mm，所述负载膜层的厚度为2-5mm。

本发明第二方面提供一种陶瓷膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将含有氧化铝和/或氧化锆与造孔剂和粘结剂的组合物均匀混合后，成型并干燥；

2)在步骤1)得到的产物上涂覆含有含钨化合物和有机酸的混合物；

3)将步骤2)得到的产物进行高温烧结。

优选地，所述高温烧结分为2个以上阶段进行，每个阶段依次包括升温段和保温段，并且后一个阶段中升温段的升温速度大于前一个阶段中升温段的升温速度。

优选地，后一个阶段中升温段的升温速度比前一个阶段中升温段的升温速度高5℃以上。