[发明专利]一种碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法

说明书

本发明提供一种碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法，涉及碳化硅陶瓷领域。所述碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法，由以下步骤依次组成：支撑体制备、膜层浆制备、成型；所述支撑体制备的方法，由以下步骤组成：混料、定型、烧结。本发明的碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法，制得的碳化硅陶瓷过滤膜纯水通量为4835‑5007L/m²·h·bar，能够在保证高通量、良好过滤性能的同时，提高碳化硅陶瓷膜的抗折强度至22.4‑24.2MPa；同时碳化硅陶瓷过滤膜耐酸碱性能好，对废水进行处理后，能够实现水资源的高效循环再利用。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷领域，尤其是涉及一种碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法。

背景技术

随着工业化的发展和人口城市化进程的加快，水污染问题日趋严重。目前，工业废水、生活污水的处理设施建设不断完善，但是经传统生化处理工艺处理后的尾水，仍含有较多难降解有机污染物、重金属等对人体有毒有害的物质，无法达到排放、回用标准。随着过滤膜技术的不断发展，膜分离工艺可拦截水中的固体悬浮物、胶体、蛋白质、细菌、病毒、微生物及有机污染物等。与传统的水分离技术相比，具有能耗低、无相变、无二次污染、设备简单、操作便捷、不需要额外添加药剂、设备占地面积小、自动化程度高和分离速度快等优点。

水处理过滤膜按照材质可分为有机膜和无机膜。与有机膜相比，无机膜具有更好的机械性能和化学稳定性，能够在较高的膜渗透通量条件下稳定运行，并能够承受一定强度的反冲洗强度。其中，由于碳化硅材料具有耐酸碱、化学稳定性高、亲水疏油等优点，因此使用碳化硅材料制备无机陶瓷膜比传统氧化铝陶瓷膜具有更加广泛的用途，有效拓展无机膜的应用领域。

同时，由于碳化硅材料的特性，碳化硅陶瓷过滤膜还具有以下特点：1）亲水疏油性好，能广泛应用于油田以及采矿废水的处理；2）耐高温，使用温度可达1000℃，可应用于高温过滤等特种行业；3）化学稳定性好，可在高温及强酸碱条件下进行清洗，可应用于强酸强碱、高温腐蚀等恶劣工况；4）机械强度好，可应用于高温、高压工况，且易于反冲洗；5）抗微生物强，微生物在其中无法生存，可应用于生物、医学、食品等领域中；6）碳化硅材质环境友好，使用过程中无二次污染。

综上，由于碳化硅陶瓷过滤膜材料的诸多优点，近年来使用碳化硅材料制备无机陶瓷过滤膜技术受到广泛关注。

按陶瓷膜结构的不同，陶瓷膜可分为对称陶瓷膜和非对称陶瓷膜。其中，对称陶瓷膜为单层结构，单位体积的过滤面积小，过滤效率低，且易堵塞，因此在工业中应用较少。非对称陶瓷膜主要包括有：支撑体、膜层。其中，支撑体由大颗粒骨料堆积而成，孔径较大，机械强度较高；膜层厚度约10-20um，过滤压力小，能耗小，效率高。

经发明人研究发现，现有的用于污水处理的碳化硅陶瓷膜过滤材料，为保证良好的碳化硅陶瓷膜过滤性能，降低碳化硅陶瓷膜工作过程中的过滤压降，提升碳化硅陶瓷膜的膜通量，通常采用添加如活性炭、石墨、聚乙烯醇等造孔剂的方法，提高碳化硅陶瓷膜的孔隙率。但是，造孔剂的加入会导致碳化硅陶瓷膜的抗折强度衰减严重，碳化硅陶瓷膜在高温带压过滤过程中，碳化硅陶瓷膜容易发生裂纹、断裂、破碎等问题，进而导致水处理效果的大幅下降，无法保持理想的长期处理性能，碳化硅陶瓷膜的有效工作寿命短，且需频繁更换失效的碳化硅陶瓷膜，水处理效率低，维护成本、人力成本高昂。

由此，提供一种能够在保证碳化硅陶瓷膜孔隙率高、膜通量高、过滤性能好的同时，有效克服造孔剂对碳化硅陶瓷膜物理性能的不利影响，同步提高碳化硅陶瓷膜的抗折强度，有效延长碳化硅陶瓷过滤膜的有效工作寿命，长期保持好的废水处理性能，具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备方法，能够在保证碳化硅陶瓷膜孔隙率高、膜通量高、过滤性能好的同时，有效克服造孔剂对碳化硅陶瓷膜的不利影响，同步提高碳化硅陶瓷膜的抗折强度，长期保持好的废水处理性能。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：