[发明专利]一种基于转移法的氧化铝陶瓷膜制备方法

说明书

本发明属于涉及陶瓷膜技术领域，公开了一种基于转移法的氧化铝陶瓷膜制备方法，包括以下步骤：S1、制备氧化铝支撑体生胚；S2、制备预制膜；S3、转移与烧结，具体为将干燥的预制膜放置到用水微微湿润的氧化铝支撑体生胚表面，进一步干燥，最后高温烧结，在高温烧结的过程中，预制膜中的水、有机物会蒸发气化，膜中有机物和水分的丢失会增大膜的通量。本发明与传统在支撑体表面喷涂制膜的方式相比，这个方法的优势在于，预制膜的是脱离支撑体独立制备，可以单独精确地调控其性质，如厚度、孔径和孔隙率等。另一方面，转移法可以避免其他传统方法在成膜过程中的颗粒渗透，这是造成膜层过滤阻力过大、通量损失的主要原因之一。

技术领域

本发明属于陶瓷膜技术领域，具体涉及一种基于转移法的氧化铝陶瓷膜制备方法。

背景技术

世界正处于严重环境危机的边缘。快速工业化造成的环境问题是人类在本世纪面临的重要威胁之一，这些问题包括：水土和空气的污染、全球变暖、人口过剩和自然资源枯竭等。水是大多数工业过程都不可或缺的重要资源，因此废水的产生在各行各业都是不可避免的。随着经济增长的突飞猛进，工业和市政污水排放也以同样的速度增长，在很多发展中国家，工业和生活造成的水污染导致水质恶化的证据越来越多。

膜分离技术是可以分离污染物以缓解环境压力的新兴技术，具有低能耗，易于扩大规模，与其他工艺的混合度高，能连续高强度和自动化操作等优点而被称为“全球技术”。

陶瓷膜与聚合物膜相比，因具有卓越的机械性能、稳定性、易于清洁和较高的膜寿命而具有突出的应用前景。传统的陶瓷膜被设计成多层梯度孔结构，这种结构从底部的大孔支撑体过渡到中间层，再到顶层的分离层，孔径逐步减小。传统陶瓷膜制备方法中存在膜颗粒向支撑体内部渗透的问题，以及原料和多次高温处理所带来的高昂制备成本。

目前，陶瓷膜在工业规模应用数量非常有限，这主要是因为其高制备成本，传统制备技术，陶瓷膜有多层(3层及以上)结构，往往是通过多次烧结实现。降低陶瓷膜的制备成本的途径主要在于降低原材料成本和高温烧结成本，原材料在很大程度上决定了陶瓷膜的性能，减少制备过程的烧结次数无疑成为了最佳选择。但是目前实现支撑体与膜层的一步制备是比较困难的。一方面要求支撑体生胚具有合理的通量和强度，同时又要满足收缩率与预制膜相匹配，最重要的是，预制膜与支撑体生胚能产生紧密的粘结。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于转移法的氧化铝陶瓷膜制备方法，本发明的陶瓷膜共两层，一次高温烧结即可完成，简化了制备工艺，降低了工艺成本，相对多层氧化铝陶瓷膜来说，增加了通量，进而扩大陶瓷膜的工业应用规模，使其成为聚合物膜的替代产品。

技术方案包括以下步骤：

S1、制备氧化铝支撑体生胚；

S1.1、选取直径在35～50um范围内的球形氧化铝粉；

S1.2、将含量为2wt％～14wt％的硅溶胶与球形氧化铝粉按比例搅拌混合，用稀盐酸将pH调至中性，制得浆料，其中硅溶胶的平均粒径远小于球形氧化铝粉直径；

S1.3、将S1.2中的浆液在60℃的烘箱中干燥至恒重；

S1.4、使用5wt％PVB的乙醇溶液作为粘合剂，将干燥的混合物造粒，然后进行干压成型，形成圆片形的氧化铝支撑体生胚；

S2、制备预制膜；

S3、转移与烧结；

S3.1、采用微量的水润湿氧化铝支撑体生胚表面，然后将预制膜立即放置在氧化铝支撑体生胚表面；

S3.2、将经过S3.1处理后的生胚在室温下干燥3小时；

S3.3、转移到烘箱中干燥，随后通过加热升温处理后随炉冷却至室温，制得氧化铝陶瓷膜。