[发明专利]中空平板陶瓷膜的制备方法

说明书

本发明涉及膜材料制备技术领域，提供了一种中空平板陶瓷膜的制备方法。该方法包括如下步骤：X、将陶瓷粉体、聚合物A及聚合物B加入有机溶剂，制备均匀分散的陶瓷粉体/聚合物/有机溶剂体系铸膜浆料；Y、将步骤X中所得的铸膜浆料加入浆料罐，通过加压将浆料罐内的铸膜浆料从挤出模具挤出，铸膜浆料成型为多通道胚体并进入凝固浴，进而发生相转化，得到多通道中空平板陶瓷膜胚体；Z、将步骤Y中所得的多通道中空平板陶瓷膜胚体从凝固浴中取出后放置在平板上摆平晾干，通过高温烧结最终获得多通道中空平板陶瓷膜，实现多通道中空平板陶瓷膜的制备成型，提高了多通道中空平板陶瓷膜的良品率和生产效率。

技术领域

本发明属于膜材料制备技术领域，特别涉及一种中空平板陶瓷膜的制备方法。

背景技术

陶瓷膜具有化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐高温、抗污染、机械强度高和使用寿命长等众多优势，已经成功应用于水处理、食品加工、生物医药和精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化和浓缩等工序。依据其结构形式，目前的陶瓷膜主要分为管式陶瓷膜、中空纤维陶瓷膜和中空平板陶瓷膜3大类。管式陶瓷膜具有较长的研究历史，其研究与应用最早源于20世纪40年第二次世界大战期间美国曼哈顿原子弹计划中铀同位素的分离试验，但管式陶瓷膜的膜壁较厚，导致水渗透通道较长，通道窄小易于堵塞、透水率低、工作压力大、能耗高，且膜内壁污染之后难于进行清洗处理。中空纤维陶瓷膜虽然具有较高的填装密度，但其易于脆断的缺点导致其封装和使用中容易被破坏，目前针对中空纤维陶瓷膜的研究仍处于实验小试阶段。而中空平板陶瓷膜具有制造成本低、过滤阻力小、运行能耗低、抗污染能力强和易于清洗等诸多优势，因此近些年来得到了迅速的发展壮大。

目前的中空平板陶瓷膜制备工艺主要包括陶瓷泥料和制、高压挤出成型和高温烧结3个步骤。然而，现有的制造工艺存在诸多问题，例如，由于该工艺中所用的陶瓷泥料流动性较差，为了保证泥料的均匀性，通常需要花费数天的时间来完成和泥、炼泥、陈化等诸多步骤，整个过程耗时耗力。此外，挤出成型主要采用液压挤出或螺旋挤出，挤出压力大(通常高于5MPa)、能耗高，挤出过程对挤出机模具的加工精度具有极高的要求，模具中微小的瑕疵均可能破坏挤出产品的均匀性。这些不良因素提高了中空平板陶瓷膜的制造难度，降低了产品的良品率。因此，如何降低中空平板陶瓷膜的成型难度成为了一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空平板陶瓷膜的制备方法，确保能稳定快速的成型中空平板陶瓷膜。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种中空平板陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤：X、制备铸膜浆料：将陶瓷粉体、粘结剂聚合物A及分散剂聚合物B加入有机溶剂，制备均匀分散的陶瓷粉体/聚合物/有机溶剂体系铸膜浆料；Y、制备多通道中空平板陶瓷膜胚体：将步骤X中所得的铸膜浆料加入浆料罐，通过加压将浆料罐内的铸膜浆料从挤出模具挤出，铸膜浆料成型为多通道胚体并进入凝固浴，进而发生相转化，得到多通道中空平板陶瓷膜胚体；Z、烧结多通道中空平板陶瓷膜：将步骤Y中所得的多通道中空平板陶瓷膜胚体从凝固浴中取出后放置在平板上摆平晾干，通过高温烧结最终获得多通道中空平板陶瓷膜。

可选的，所述步骤X中陶瓷粉体可为Al₂O₃、Zr₂O、TiO₂、莫来石及堇青石粉末中的一种或几种，粉体粒径为0.5～10微米，其添加量为铸膜浆料总质量的35～55％；作为粘结剂的聚合物A可为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、醋酸纤维素及聚偏氟乙烯中的一种或几种，其添加量为铸膜浆料总质量的5～15％；作为分散剂的聚合物B可为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇及聚丙烯酰胺中的一种或几种，其添加量为铸膜浆料总质量的0.3～2％；有机溶剂可为N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二甲亚砜中的一种或几种，其添加量为铸膜浆料总质量的40～50％。