[发明专利]一种梯度孔多层陶瓷膜的制备方法在审

专利信息
申请号: 202010293239.8 申请日: 2020-04-15
公开(公告)号: CN111548125A 公开(公告)日: 2020-08-18
发明(设计)人: 杜海燕;李江涛;王文杰;胡小侠 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: C04B33/36 分类号: C04B33/36;C04B33/13;C04B38/00
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 琪琛
地址: 300350 天津市津南区海*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 梯度 多层 陶瓷膜 制备 方法
【说明书】:

发明属于多孔陶瓷膜技术领域,公开了一种梯度孔多层陶瓷膜的制备方法,将短切纤维、成膜颗粒与高温粘结剂溶液混合,搅拌至分散均匀得到陶瓷浆料;然后将陶瓷浆料倒入底部封有滤网的模具,静置至陶瓷浆料中的短切纤维沉降稳定,之后将陶瓷浆料的溶剂自然排出,待不再自然排出后进行抽滤直至形成颗粒膜,得到梯度孔多层陶瓷膜湿坯;最后将梯度孔多层陶瓷膜湿坯干燥后烧结获得梯度孔多层陶瓷膜。本发明利用不同种类原料在浆料中的沉降速度差别,采用一次抽滤的简单工艺,可以制备出孔径范围较宽的梯度孔多层陶瓷膜,兼具过滤阻力小和过滤效率高的优点,能够满足多种过滤需求。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷膜技术领域,具体来说,是涉及一种梯度孔多层陶瓷膜的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷膜通常是由过滤膜层、过渡层和支撑体组成,常用作混合物的提纯和分离材料。相较于传统的高分子膜,陶瓷膜具有耐高温,耐腐蚀,强度高、热稳定性好的优点,在化工、环保、能源、医药、食品等领域具有广泛的用途。随着对环保技术要求的不断提高,陶瓷膜在各种高低温气体,烟气,尾气过滤方面已经实现了大规模的应用。

非对称多孔陶瓷膜常用的制备方法是分步制作。首先采用挤出成型、颗粒堆积、发泡等工艺制备出具有大孔结构的支撑体,使材料具有较高的机械强度。然后使用喷涂、浸渍等工艺在支撑体的表面均匀覆盖一层陶瓷浆料,形成微孔结构的薄膜。为了保证陶瓷浆料有效均匀的覆盖在支撑体表面,中间需要多级过渡层来减小浆料的渗透,单个过渡层的厚度一般为200-300μm,这就导致材料的过渡层厚度成倍增加且加工制备的工艺复杂。同时,陶瓷膜的孔径大小受支撑体结构影响较大,以陶瓷纤维为支撑体采用喷涂法制备的非对称陶瓷膜的成膜颗粒粒径至少为20μm,导致多孔陶瓷膜的孔径范围较窄,最多只能变化一个数量级,使得多孔陶瓷膜的过滤阻力和过滤效率无法兼容。正常测试条件下,陶瓷膜对PM1.0的过滤效率小于80%,只能够有效去除大颗粒污染物。要想实现对小颗粒的过滤,支撑体的孔径也要减小,这就会导致材料的过滤阻力增加到30KPa,并且流速不能太快,导致气体处理量下降。

发明内容

本发明着力于解决多孔陶瓷膜存在的过渡层较厚、孔径区间范围窄、加工工艺复杂的技术问题,提出了一种梯度孔多层陶瓷膜的制备方法,可以通过一步法制备出孔径范围较宽的梯度孔多层陶瓷膜。

为了解决上述技术问题,本发明通过以下的技术方案予以实现:

一种梯度孔多层陶瓷膜的制备方法,该方法按照以下步骤进行:

(1)将短切纤维、成膜颗粒与高温粘结剂溶液混合,用搅拌机搅拌至分散均匀得到陶瓷浆料;

(2)将所述陶瓷浆料倒入底部封有滤网的模具,静置至所述陶瓷浆料中的短切纤维沉降稳定,之后将所述陶瓷浆料的溶剂自然排出,待不再自然排出后进行抽滤直至形成颗粒膜,得到梯度孔多层陶瓷膜湿坯;

(3)将所述梯度孔多层陶瓷膜湿坯干燥后烧结获得梯度孔多层陶瓷膜。

进一步地,步骤(1)中所述短切纤维为短切处理后通过标准筛筛分得到,可以是硅酸铝纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维或碳化硅纤维中的一种或一种以上的混合物。

进一步地,步骤(1)中所述短切纤维的直径范围一般在1~10μm。

进一步地,步骤(1)中通过标准筛筛分后的所述短切纤维的平均长径比分布范围是10~150。

进一步地,步骤(1)中所述成膜颗粒可以是高岭土颗粒、蒙脱石颗粒、膨润土颗粒、白土颗粒中的一种或一种以上的混合物。

进一步地,步骤(1)中所述成膜颗粒经过球磨机的高速球磨处理,其颗粒直径范围是0.5~10μm。

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