[发明专利]一种新型具有催化功能的陶瓷膜管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，陶瓷膜管包括一端开口的支撑体、涂覆于支撑体表面的分离膜、填充于支撑体内部空腔处的催化棉以及封于支撑体开口处用于阻挡压紧催化棉的蜂窝陶瓷挡板其特征在于包括如下步骤：

（1）采用等静压成型制备陶瓷膜管支撑体；

（2）在支撑体上涂覆分离膜：

2.1）分离膜悬浊液的制备：称取短切氧化铝多晶纤维、刚玉粉、粘结剂、分散剂和水，加入容器中搅拌均匀，并且在真空环境下搅拌10~30min以排除浆料中的气泡，制成分离膜悬浊液；

2.2）用喷枪将分离膜悬浊液均匀喷涂在支撑体外表面，形成厚度0.1~0.5mm的涂层，干燥成型成陶瓷膜管；

（3）在硅酸铝陶瓷纤维棉上涂覆催化活性组分得到催化棉；催化活性组分为将六水硝酸铈、五水硝酸锆、四水硝酸锰、九水硝酸铁按照摩尔比为2:3:3:1加入去离子水中，搅拌至充分溶解，得到的Ce-Zr-Mn-Fe混合溶液；

（4）催化棉与陶瓷膜管组装成催化功能陶瓷膜管；

4.1） 将催化棉插入陶瓷膜管中空处；

4.2） 在陶瓷膜管开口的一端塞上蜂窝陶瓷，用粘结剂与膜管支撑体相连，即组装成具有催化功能的陶瓷膜管。

2.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于陶瓷膜管支撑体制备包括以下步骤：先称取细度60 ~100目的碳化硅粉82 ~85wt%、细度250目的苏州土粉3~ 4wt%、细度250目的硅微粉3 ~4wt%、细度250目的滑石粉1~ 3wt%， 40~ 100目的木屑2~ 5wt%和浓度为10wt%PVA溶液4 ~6wt%，经混合造粒制得干压坯料；将干压坯料在35~50MPa压力下等静压成型得到膜管坯体，将其在60~90℃干燥箱中下干燥16~24h，再将干燥后的膜管坯体置于窑炉中烧成，以0.5~1.5℃/min的速度升温到1300~1370℃，并在最高温度恒温3~5h，随炉冷却至室温得到陶瓷膜管支撑体。

3.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于分离膜悬浊液各组分的配比为：平均长度0.1~ 2mm、直径2 ~5μm的短切氧化铝多晶纤维5~20wt%，平均粒径3~ 20μm的刚玉粉为20wt %~ 40 wt %，粘结剂：硅溶胶0.5~ 3wt%，CMC 0.5 wt %~2.0wt %，分散剂：聚丙烯酸铵0.5 wt %~ 2 wt %，水45 wt %~ 55 wt %。

4.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于步骤2.2中的干燥成型方法为将喷涂涂层后的支撑体在50~90℃下干燥至含水率≤1.0wt%，最后其放入窑炉烧成，以0.5~2℃/min的速度升温到1200~1250℃，并在最高温度恒温1~2h，随炉冷却至室温得到表面均匀涂覆分离膜的陶瓷膜管。

5.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于在硅酸铝陶瓷纤维棉上涂覆催化活性组分得到催化棉包括以下步骤：（1）将硅酸铝陶瓷纤维棉浸入Ce-Zr-Mn-Fe混合溶液中的浸渍液中，温度为30 ~60℃，浸渍时间为2 ~10min；

（2）将硅酸铝陶瓷纤维棉从Ce-Zr-Mn-Fe混合溶液中取出，挤掉多余溶液；

（3）将挤掉多余溶液后的硅酸铝陶瓷纤维棉放入密闭的充满氨气的容器中0.2 ~1h；

(4)将从充满氨气的容器取出后的硅酸铝陶瓷纤维棉放入微波干燥器进行微波干燥，干燥时间1 ~5min，陶瓷纤维棉干燥后的剩余水分含量≤1%；

(5)将干燥后的硅酸铝陶瓷纤维棉置于窑炉中煅烧，以1~ 3℃/min的速度升温到500~600℃，并且在最高温度恒温4 ~6h，随炉冷却至室温得到催化棉。

6.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于步骤4.2中，所用粘结剂为水玻璃、硅溶胶或铝溶胶。

7.根据权利要求1所述的一种具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于分离膜的膜平均孔径在1~ 20μm。