[发明专利]一种不对称管式陶瓷膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷膜的技术领域，具体涉及一种不对称管式陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

管式陶瓷膜具有耐高温、耐腐蚀、机械强度高、孔径分布均匀、不易被微生物侵蚀、无毒等优点，在分离、反应和催化等领域得到了广泛应用，对传统石化工业、生物化工等领域引起革命性的变化。不对称陶瓷膜由一层较厚的大孔径陶瓷强度支撑层和一层较厚度较小的小孔径功能层构成，其主要制备技术有：（1）利用烧结法制备支撑层，利用溶胶-凝胶法制备功能层；（2）利用烧结法制备支撑层，利用化学气相沉淀法制备功能层；（3）利用烧结法制备支撑层，利用无电镀法制备功能层。这些方法都存在一个制造过程价格昂贵的共同缺点，妨碍了陶瓷膜在实际应用过程中的推广。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种低成本的不对称管式陶瓷膜及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。陶瓷膜具有亲水疏油特性，可以直接捕获亚微米陶瓷悬浮液中的陶瓷颗粒。陶瓷悬浮液的溶剂为油性溶剂，不可以通过陶瓷膜，悬浮液中陶瓷颗粒及其表面覆盖的表面活性剂被吸附并沉淀在陶瓷膜表面孔中。利用陶瓷膜的这一特性，本发明在陶瓷膜的支撑层浸渍涂布亚微米级陶瓷颗粒。在高温一次性烧结后，即得到二层不同孔径尺寸的不对称陶瓷膜。采用一次性烧结制备具有多层结构的陶瓷膜，大大节省了陶瓷烧结的能耗和时间，是一种比较低成本的陶瓷膜加工方法。

本发明的一种不对称管式陶瓷膜的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后在外表面孔中浸渍涂布亚微米级陶瓷颗粒，在1200-1400^oC烧结而成。

本发明的一种不对称管式陶瓷膜，所采用的陶瓷为Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、CoO、CuO、NiO、CaO、LaSrO_x等一种或者其中的多种混合材料，用于不对称管式陶瓷膜支持层陶瓷的颗粒尺寸为1-20微米，用于制备亚微米级陶瓷悬浮液的陶瓷的颗粒尺寸小于0.5微米。用于浸渍涂布支撑层外表面的亚微米级陶瓷悬浮液的组分及体积百分比为亚微米级陶瓷1-10%，脂肪酸甲酯磺酸钠1-10%，脂肪酸甲酯80-98%。

本发明可以通过以下方法来制备：（1）将脂肪酸甲酯磺酸钠加入脂肪酸甲酯中，搅拌混合均匀，缓慢加入亚微米级陶瓷颗粒，搅拌均匀后用超声波混合0.5-4小时，制得亚微米级陶瓷悬浮液；（2）通过冷等静压法将支撑层陶瓷成型，支撑层陶瓷管的一端具有封口，一端开口。将支撑层陶瓷管封口的一段浸入亚微米级陶瓷悬浮液中，直到悬浮液液面接近开口，浸渍涂布1-60秒；（3）将浸渍涂布好亚微米级陶瓷颗粒的陶瓷管放入加热炉中，缓慢从室温升温至1200-1400^oC烧结一定时间，即制得产品。

 本发明的不对称管式陶瓷膜及其制备方法具有能耗小、耗时少、成本低等一系列优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。