[发明专利]一种基于陶瓷管为支撑体复合炭膜的制备方法

说明书

本发明公开一种基于陶瓷管为支撑体复合炭膜的制备方法，属于炭膜制备及其应用技术领域。本发明以陶瓷管为支撑体、热塑性酚醛树脂为碳源，采用喷涂法制备支撑体复合炭膜，该方法首先在单孔陶瓷管支撑体上喷涂一层涂膜液，然后使用真空抽气，第一层涂膜液作为中间层，再次喷涂，最后在马弗炉中以氮气为惰性保护气，气流量控制在30～100ml/min，通过控制器控制升降温速率和保温时间，升温速率3～10℃/min，炭化终温750～900℃，恒温0.5h～1h后自然降温至室温，制得支撑体复合炭膜。本发明以N,N‑二甲基甲酰胺作为溶剂、六次甲基四胺为固化剂来制备热塑性酚醛树脂喷涂溶液，并在喷涂溶液中加入碳酸钾作为活化剂来改善炭膜的孔结构，提高支撑体炭膜的分离性能，本发明支撑体炭膜可用于气体分离、水处理等，具有较好的分离性能。

技术领域：

本发明属于炭膜制备及其应用技术领域，具体涉及一种基于陶瓷管为支撑体复合炭膜的制备方法。

背景技术：

膜分离技术作为一种具有高分离性能分离方法，在水处理、气体分离、食品加工、生物化工等方面已经成为一种重要的分离处理方式。其借助于所需分离组分之间的浓度差、溶解差异性以及内外界压力差在通过膜时的渗透作用来实现两组分或者更多组分混合的气体或者液体的分离、分级、提纯、浓缩以及富集的技术，具有过程简单、无二次污染、高效、节能等优点。对于性质相似组分的分离，该技术具有独特优势，而且可以与常规分离方法联合应用。

膜分离技术在各行各业都具有十分广泛的应用，但是在如何简化制备工艺流程和低成本的制备出符合要求的高性能复合炭膜仍然是一些学者的研究方向之一。因此，对于复合炭膜制备方面常用的方法过程主要有以下几种：

1、浸渍法。浸渍法一般适用于管状的支撑体，将支撑体以一定速率浸没于涂膜液中，一段时间后再以一定的速率取出，然后进行干燥处理即可在管状支撑体表面形成聚合物有机膜。S.K.Nataraj等人(S.K.Nataraj,S.Roy,M.B.Patil,M.N.Nadagouda,W.E.Rudzinski,T.M.Aminabhavi,Cellulose acetate-coatedα-alumina ceramiccomposite tubular membranes for wastewater treatment,Desalination,2011,10(281):348-353)在α-Al₂O₃多孔道陶瓷管表面通过浸渍法覆盖一层醋酸纤维素膜，通过对几种不同污水的处理测试该复合膜可有效减少水中污物的浓度；Ming-Bang Wu等人(Ming-Bang Wu,YanLv,Hao-ChengYang,Li-FenLiu,XiZhang,Zhi-Kang Xu,Thin film compositemembranes combining carbon nanotube intermediate layer and microfiltrationsupport for high nanofiltration performances,2016,10(515):238-244)以碳纳米管为中间层和微滤膜支撑体相结合的方式制备出了渗透通量为105.4L·m^-2·h^-1和对二价阴离子具有高保留性能的高性能纳滤膜。