[发明专利]一种中空纤维陶瓷膜及其制备方法

说明书

本申请涉及陶瓷膜领域，具体公开了一种中空纤维陶瓷膜及其制备方法。本申请的一种中空纤维陶瓷膜，是将成膜浆液经芯液造孔获得；由包括以下重量份的原料制得：50~180份氧化钇稳定氧化锆，30~50份Al₂O₃，5~8份聚酰亚胺，20~50份二甲基乙酰胺；芯液是含有二甲基乙酰胺的水溶液。本申请中空纤维陶瓷膜具有孔隙均匀度高，纯水通量大且抗弯强度高的优点。

技术领域

本申请涉及陶瓷膜领域，更具体地说，它涉及一种中空纤维陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

陶瓷膜又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种，管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质或液体透过膜，大分子物质或固体被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。

相关技术中，申请号为201210070520.0的中国申请文件公开了种不对称管式陶瓷膜及其制备方法，该陶瓷膜表面外层膜的厚度为0.1-10微米、平均孔径为0.01-0.5微米，支撑层厚度为100-1000微米、平均孔径为5-20微米，该陶瓷膜通过将支撑层陶瓷粉末压制成型，陶瓷粉末为Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、CoO、CuO、NiO和CaO中的一种或者多种混合材料，压制成型后，在外表面浸渍涂布亚微米级陶瓷颗粒，在1200-1400℃烧结而成。

针对上述中的相关技术，发明人认为管式陶瓷膜平均孔径较小，导致膜通量较小，从而使得过滤分离的效率降低，但管式陶瓷膜平均孔径过大，又会影响管式陶瓷膜自身强度，因此需要选择合适的管式陶瓷膜孔径，在提高管式陶瓷膜水通量的前提下，保证管式陶瓷膜自身的强度。

发明内容

为了提高管式陶瓷膜的水通量，且保证管式陶瓷膜的强度，本申请提供一种中空纤维陶瓷膜及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种中空纤维陶瓷膜，采用如下的技术方案：

一种中空纤维陶瓷膜，是将成膜浆液经芯液造孔获得；

成膜浆液由包括以下重量份的原料制得：50~180份氧化钇稳定氧化锆，30~50份Al₂O₃，5~8份聚酰亚胺，20~50份二甲基乙酰胺；

芯液是含有二甲基乙酰胺的水溶液。

通过采用上述技术方案，由于此中空纤维陶瓷膜的制备方法为相转化法，二甲基乙酰胺的水溶液作为芯液，研究表明，成膜浆液含量、芯液的组成变化都可明显改变分相动力学条件，尤其溶剂/非溶剂体系的选择是影响膜结构形态和最终性能的主要因素之一，溶剂首先必须能将膜浆液中的聚合物完全溶解，其次溶剂又必须能与非溶剂完全互溶，随溶剂和非溶剂的相互亲和性和互溶性增大，体系趋向于发生瞬时分相，成膜时则得到多孔甚至大孔的中空纤维陶瓷膜，因此二甲基乙酰胺的水溶液中，二甲基乙酰胺为溶剂，水为非溶剂，二甲基乙酰胺与水的选用，使得成膜浆液制成孔径较大，且孔隙均匀的中空纤维陶瓷膜，提高水通量。

由于氧化钇稳定氧化锆是一种机械强度高，耐化学腐蚀性强，但价格昂贵的陶瓷粉，因此在氧化钇稳定氧化锆中掺杂适量的传统Al₂O₃陶瓷粉，共同作为制得膜浆液的陶瓷粉原料，使得膜浆液制得的陶瓷膜机械强度高，耐酸碱性能好且价格合理。聚酰亚胺作为一种热塑性工程塑料类聚合物，二甲基乙酰胺为聚酰亚胺的溶剂，将溶解有聚酰亚胺的二甲基乙酰胺与陶瓷粉混合，使得成膜浆液制得的中空纤维陶瓷膜生胚具有良好的高热变形温度、高冲击强度和优良成型性，保证制得的中空纤维陶瓷生胚具有良好的柔韧性的同时，具有较好的机械强度。可选的，芯液中二甲基乙酰胺的重量百分比为：50%~90%。