[发明专利]一种高截留率和渗透通量的以陶瓷为支撑体的无机纳滤膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种高截留率和渗透通量的以陶瓷为支撑体的无机纳滤膜的制备方法，将纳米级凹凸棒土与水混合球磨；通过干燥并重新将干燥后的纳米凹凸棒土分散在水中制备出稳定的浆料；通过加入聚乙烯醇来改善浆料的成膜性能并可以调节成膜厚度；通过浸渍法将浆料涂覆在陶瓷支撑体上；通过热处理制备出与陶瓷支撑体紧密结合的凹凸棒土纳滤膜。本发明通过浆料浸渍法在陶瓷支撑体上制备出凹凸棒土纳滤膜，改变陶瓷支撑体的表面形貌，提高材料的比表面积从而提高其过滤性能。与传统的有机纳滤膜相比，凹凸棒纳滤膜具有更高的化学和机械稳定性，使用寿命大大延长，并在高温、腐蚀等恶劣环境下展现出广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离与污水处理技术领域，具体涉及一种高截留率和渗透通量的以陶瓷为支撑体的无机纳滤膜的制备方法。

背景技术

近年来，为了解决全球范围内所共同面对的水污染问题，膜分离技术取得了广泛的关注并迅速发展。纳滤技术是一种压力驱动的液相分离技术，最早起源于20世纪70年代，其分离特征介于超滤和反渗透之间。经过四十多年的发展，纳滤技术以其纳米尺度分离性能、操作简单、无污染、节能等优点在污水处理等领域取得了广泛应用，成为膜分离技术中的重要分支。纳滤膜是实现纳滤技术的关键，主要分为有机膜和无机膜。目前有机纳滤膜应用较多的有磺化聚醚砜、醋酸纤维素、芳香聚酰胺等，但由于有机物的特性所限，有机纳滤膜在高温、腐蚀、磨损等严苛条件下容易受到破坏，从而失效。而无机纳滤膜大多数由氧化物陶瓷组成，拥有更高的机械强度和化学稳定性，耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能，服役寿命更长。传统的无机纳滤膜所用的材料主要是SiO₂、TiO₂、 ZrO₂以及Al₂O₃，但当前的研究成果表明以这些材料为成分制备的纳滤膜渗透通量较低，分离过程中易造成膜污染，并且它们大多采用静电纺丝的制备方法，工艺控制困难，成本高，产量低。

发明内容

本发明提供一种高截留率和渗透通量的以陶瓷为支撑体的无机纳滤膜的制备方法，解决上述技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高截留率和渗透通量的以陶瓷为支撑体的无机纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米级凹凸棒土原料与水混合球磨，形成纳米级凹凸棒土浆；

(2)干燥所述纳米级凹凸棒土浆，形成纳米级凹凸棒土浆颗粒，将所述纳米级凹凸棒土浆颗粒再次分散在水中，获得稳定的纳米级凹凸棒土浆料；

(3)在所述纳米级凹凸棒土浆料中加入聚乙烯醇，搅拌，获得预成膜浆料；

(4)通过浸渍法将所述预成膜浆料涂覆在陶瓷支撑体上；

(5)通过热处理制备出与所述陶瓷支撑体紧密结合的凹凸棒土纳滤膜。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(1)中所述纳米级凹凸棒土为棒状的纳米晶，纳米晶平均直径为15～50nm，长度为1μm。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(1)中所述球磨转速为600r/min，时间为24h。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述干燥为80℃恒温干燥24h。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述聚乙烯醇的质量百分数为0.5％～3％。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述搅拌的时间为2～4h。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述预成膜浆料的质量分数为 10～30％。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(4)中所述通过浸渍法将所述预成膜浆料涂覆在陶瓷支撑体上为：将所述陶瓷支撑体浸入到所述预成膜浆料中充分涂覆。