[发明专利]一种陶瓷膜支撑体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷膜支撑体的制备方法，属于多孔陶瓷制备领域。

背景技术

在膜分离领域，无机膜被广泛的应用于液体介质的微滤和超滤以及气体分离。

在支撑体上沉积无机材料制成的无机膜可以用于环境工业、食品饮料工业、生物工业、化学工业、石油化学工业中的过滤和分离应用。具体的粒子包括油水混合物的分离、废水处理、酒类和果汁的过滤、从液体中过滤细菌和病毒。

在现有的技术中，商品化的陶瓷膜支撑体主要采用高纯度特种氧化铝烧结而成，为了获得足够的强度，一般采用在氧化铝骨料中添加亚微米或者纳米级别氧化铝或者氧化物溶胶，起到提高支撑体强度的作用，但是降低了支撑体的透水通量。CN 101139206A中描述了采用超细晶核颗粒悬浮液作为烧结助剂添加到陶瓷粉体骨料中制造陶瓷膜支撑体，超细晶核颗粒填充在骨料的间隙中，提供了高的烧结活性，使支撑体可以在1100-1500℃的较低温度下实现烧结，降低了制造成本，但是这种填充使支撑体的孔隙率降低，其通量只有4600-11000L.M-2.H-1.bar-1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷膜支撑体及其制备方法，以解决背景技术的以上问题。

本发明的目的由以下的技术方案实现：

一种陶瓷膜支撑体，其由以下材料制作而成，按质量比包含：

50-80％的α-氧化铝；

10-30％的硅的化合物；

1-10％的烧结助剂；和

3-15％的粘结剂与造孔剂(其中粘结剂用量为1-6％，造孔剂用量为2-14％，两者总量为3-15％)。

在本发明的较佳实施例中，所述α-氧化铝的平均粒径是10-50微米。

在本发明的较佳实施例中，所述硅的化合物可以是硅的氧化物、碳化物或有机物。

在本发明的较佳实施例中，当所述硅的化合物为无机物时，其平均粒径为10微米或更小。

在本发明的较佳实施例中，所述烧结助剂选自下组：金属铝、镁、钛、镧、锰、锆的氧化物、氢氧化物、无机盐或胶体中的一种或其组合。

在本发明的较佳实施例中，所述粘结剂为纤维素类、聚醇类、聚合物多糖。其中所述的纤维素包括甲基纤维素、羧甲基纤维素或其钠盐、羟乙基纤维素等。所述的聚醇类包括聚乙烯醇或聚乙二醇等。所述粘结剂其质量为组合物含量的1-6％。

在本发明的较佳实施例中，所述的造孔剂包括石墨、淀粉、糊精、聚乙烯醇等成分中的一种或其组合。其质量应为组合物含量的2-14％，特别优选为4-8％。

在本发明的较佳实施例中，所述的造孔剂平均粒径为2-50微米。

一种形成莫来石支撑体的方法，包括：通过以下方法提供组合物：使50-80％的α-氧化铝、10-30％的氧化硅、1-10％的烧结助剂和3-15％的粘结剂与造孔剂组合，加入适当的流体，如水、有机溶剂等，并混合所述组合以形成均匀的混合物。使前述混合物成型以形成生坯；和使生坯烧结以形成支撑体。

在本发明的较佳实施例中，前述的成型包括通过挤出模具挤出成型为生坯。烧结生坯包括在1350-1650℃的温度下使坯体保温1-8个小时。所述的组合物可以用蜂窝煤式的圆柱形几何形状挤出形成生坯，其包含1.8-6mm直径的圆形通道。所述生坯在1350-1650℃的温度中加热1-8小时，特别优选为1450-1550℃的温度中加热3-6小时。

前述的一种形成莫来石支撑体的方法，该方法将支撑体制成管状或多通道管状。支撑体的平均孔径为4-15微米。

作为组分中的α氧化铝，可以采用10-50微米的α氧化铝颗粒，优选为30-40微米的氧化铝颗粒。硅的化合物可以是10微米或以下粒径的氧化硅、碳化硅，优选为硅的纳米溶胶。所述烧结助剂可以是镁、钛、锆、镧的氧化物、盐类、胶体溶液。在1350-1650℃的温度中烧结时，过量的α氧化铝与硅反应生产莫来石，由于硅的颗粒小于氧化铝，因此莫来石将会在α氧化铝颗粒上生长，硅的化合物颗粒消失而不再填充在氧化铝颗粒的间隙中，这有助于本发明的支撑体具有高的孔隙率与强度。作为烧结助剂的元素将会提高莫来石的耐碱性，使莫来石支撑体可以使用弱碱进行多次的清洗，这有助于提高莫来石支撑体的使用寿命。