Al2O3-SiO2陶瓷膜的制备方法
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-09-22 0:23:18 * 浏览: 34
背景技术陶瓷膜的研究始于1940年代，其发展可分为三个阶段。从铀同位素分离的核工业时代开始，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离期以及以膜催化反应为中心的综合开发期。在1990年代，溶胶-凝胶技术的出现标志着无机膜研究和应用的第三阶段，即气体分离应用和陶瓷膜分离器-反应器复合部件的应用。陶瓷膜分离技术具有分离，浓缩，提纯和提纯的功能，被广泛应用于食品，医药，生物和环保领域。它还具有高效，节能，环保，分子过滤，过滤过程简单，易于控制的特点。在化学工业，冶金，能源，石油，水处理，电子和仿生学领域，它产生了巨大的经济和社会效益，并已成为分离科学中最重要的手段之一。陶瓷膜制备技术是一种表面工程技术，可在基材表面上制备一个或多个陶瓷膜，使其具有铁电，生物活性或改善其耐磨性，耐腐蚀性，耐高温性和抗微生物性。它在环境保护，化学工程和生物工程领域中起着非常重要的作用，并显示出其他产品无法替代的优势。不仅如此，陶瓷膜还将在能源，资源和健康领域的分离过程中发挥重要作用。因此，无机陶瓷滤膜将成为非常有前途的材料，在解决我国资源短缺和环境污染问题上具有重要作用。目前，白银无机陶瓷膜的主要制备技术包括溶胶-凝胶法，固体颗粒烧结法，相分离法，化学气相沉积法，物理气相沉积法等。目前，多孔膜主要是超滤膜和微滤膜，其制备方法主要是颗粒烧结法和溶胶-凝胶法。前者主要用于制备微孔膜，而后者主要用于制备超滤膜。 1950年代，法国，美国等开发了微孔陶瓷滤芯，用于气体，液体过滤和微生物处理SiC，莫来石，Zr02，陶瓷纤维等，主要用于化学，食品，饮料和水处理。行业。 1970年代，日本等国家在用于高温气体净化和烟气除尘的多孔陶瓷过滤材料的研究中取得了长足的进步。自1980年代以来，国外在陶瓷膜研究和开发以及高温陶瓷热气净化技术方面取得了重大突破。随着使用范围的扩大，其材料也已从普通粘土演变成具有耐高温，耐腐蚀和抗热震性的材料，例如SiC，堇青石，莫来石，ZrO2和SiO2。自1990年代以来，已经有越来越多类型的材料用于制备无机分离膜，其中最常用的是Al 2 O 3。目前，白银无机陶瓷膜在水处理中的应用存在两个主要障碍。一是制造工艺复杂，成本高，价格昂贵。第二个问题是膜通量问题，它只能克服膜污染并增加膜的过滤通量。为了真正促进在水处理各个领域的应用。发明内容鉴于上述问题，本发明的目的是设计一种制造成本低，膜通量大的Al 2 O 3 _SiO 2陶瓷膜及其制备方法。为了解决上述问题，本发明提出的技术方案为：一种Al 2 O 3 _SiO 2陶瓷膜，包括支撑体和分离层，其中，分离层为纳米SiO 2，PVA，甘油，水膜形成溶液。通过在支撑层的内表面上应用熔融凝胶法制备。另外，成膜液中的各材料的组成为纳米SiO 2 13％，PVA 15％，甘油10〜22％，水50〜57％，分离层的厚度为50〜60μm。此外，用于载体的原料和组分的质量百分比为：陶瓷膜载体粉末的90-95％，成孔剂的1-5％，粘合剂的0.5-5％和0.5烧结。援助。 5％。此外，陶瓷膜载体粉末是纳米Al 2 O 3，粘合剂是聚乙烯醇，聚丙烯酸或酚醛树脂中的任何一种或多种，并且烧结助剂是高岭土，膨润土，氧化镁中的任何一种或混合物，细孔。前者是碳粉。本发明还涉及上述Al 2 O 3 _SiO 2陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用共混颗粒烧结法，在250℃的温度下，混合和搅拌用于支撑体的原料。 12000 C-1600°C，烧结时间4 -6h，自然冷却以支撑，步骤2：混合不同比例的纳米SiO2和水，在约20°C的环境中老化Mh，然后添加不同比例的PVA和以甘油为添加剂，得到成膜液：3：将成膜液多次涂布在陶瓷膜支撑体的表面上，直至表面均匀，然后使其干燥。最后，将干燥的陶瓷膜放置在烧结炉中并在800℃下烧结以获得Al 2 O 3 -SiO 2。陶瓷膜。此外，用于载体的原料和组分的质量百分比为：陶瓷膜载体粉末的90-95％，成孔剂的1-5％，粘合剂的0.5-5％和0.5烧结。援助。 5％。此外，陶瓷膜载体粉末是纳米Al 2 O 3，粘合剂是聚乙烯醇，聚丙烯酸或酚醛树脂中的任何一种或多种，并且烧结助剂是高岭土，膨润土，氧化镁中的任何一种或混合物，细孔。前者是碳粉。此外，成膜溶液中材料的成分为纳米SiO 2 13％，PVA 15％，甘油10-22％和水50-57％，并且涂覆时间优选为3-5倍。此外，隔离层的厚度为50至60μm。综上所述，本发明的Al 2 O 3 _SiO 2陶瓷膜以纳米钌1203为主要原料，碳粉为造孔剂，采用掺混粒子烧结法制备纳米Al 2 O 3载体，该载体通过熔融凝胶法。在主体的表面上涂布由纳米SiO 2，PVA，甘油等构成的成膜液，形成A1203-SiO 2陶瓷膜，从而解决了生产成本高，膜孔径不均的问题。上述技术方案具有成本低廉，易于获得，膜通量增加，机械强度高和抗污染的优点。该膜孔径均匀，膜壁薄，渗透通量大，节省材料，易于实现分离装置的小型化和结构简单。实施本发明的最佳方式将在以下具体实施例中进一步描述本发明。 （1）Al 2 O 3 -SiO 2陶瓷膜的制备步骤1：载体的制备将用于载体的原料混合并均匀搅拌。使用混合粒子烧结法。温度为1200℃至1600℃，烧结时间为4-6小时，并且温度自然冷却。主体，用作载体的原料和每种成分的质量百分比为：陶瓷膜载体粉末90-95％，成孔剂1-5％，粘合剂0.5-5％，烧结助剂0.5-5％，陶瓷膜载体粉末是纳米Al 2 O 3，粘合剂是聚乙烯醇，聚丙烯酸或酚醛树脂中的任何一种或多种，并且烧结助剂是高岭土，膨润土和氧化镁。混合物中的任何一种或多种，成孔剂是碳粉。步骤2：制膜溶液的制备在约20°C的环境中混合不同比例的纳米SiO 2和水和陈化的Mh，并添加不同比例的PVA和甘油作为添加剂，以获得制膜溶液，制备陶瓷。不同的孔径分离膜的每种材料的质量百分比表1中示出了其上的层。表1步骤3：在陶瓷膜支撑体的表面上多次涂布成膜溶液，涂布次数优选为3-5次，并且分离层的厚度为优选50-60μm直至表面均匀并进行干燥，最后将干燥的陶瓷膜置于烧结炉中并在800℃下烧结以获得A1203-SiO 2陶瓷膜。 （二）A1203_SiO2陶瓷膜参数的测定对制得的孔径不同的陶瓷膜进行污水中大于0.5μm颗粒的平均截留率和初始膜通量的测试。结果示于表2。表2陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器
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