[发明专利]高水通量平板陶瓷膜分离膜层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷膜技术领域，具体涉及一种高水通量平板陶瓷膜分离膜层及其制备方法。

背景技术

分离膜是涂覆在平板支撑体外层的过滤膜层，能赋予平板陶瓷膜更高的过滤精度和清洗再生性能。目前应用的陶瓷膜分离层采用颗粒堆积法制成，低温烧结而成。膜层孔道主要取决于颗粒堆积，在保证膜层强度的前提下，膜层孔径和气孔率较低，水通量较小。在膜层中添加短切纤维后，纤维之间相互桥接形成大量孔道，有效增加了膜层的水通量，降低膜层阻力。

采用溶胶凝胶法制备分离膜层，理论上可以将膜层孔径控制在纳米级别，但是溶胶凝胶法的制备周期较长、工序繁杂、成本较高，并且膜层干燥后收缩较大，容易产生裂纹等缺陷，制备过程中可能会产生对人体有害的气体等物质，不能被大规模推广应用。

发明内容

本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种性能优异的高水通量平板陶瓷膜分离膜层及其制备方法。

为此本发明采用的技术方案是：本发明包括短切矿物纤维、骨料、去离子水、分散剂和稳定剂；

各物料加入的量按重量份为：

短切纤维0~20%，骨料80~100%，两者为固体；

去离子水加入量为固体总量的0~50%，悬浮剂加入量为固体总量的0~5%，分散剂加入量为固体总量的0~3%。

所述短切矿物纤维为氧化铝纤维、氧化锆纤维、多晶莫来石纤维中的一种或多种，纤维直径为2~8μm，长径比为1~20。

所述骨料粒度D₅₀=0~30μm，为氧化铝、氧化钛、氧化锆中的一种或几种。

所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚乙二醇、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种。

所述稳定剂为CMC、结冷胶、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

高水通量平板陶瓷膜分离膜层的制备方法，按照以下步骤进行：纤维与去离子水加入分散机中，快速搅拌，使纤维完全分散开，加入骨料、分散剂和悬浮剂，快速搅拌0.5~2h，搅拌速度100~5000r/min，制备膜浆；将膜浆均匀喷涂在支撑体表面，喷涂压力0.1~2MPa，喷涂速度1~5cm/s；在烘干室90~110℃干燥，干燥后1100~1300℃烧成。

本发明的优点是：本发明提供一种高水通量平板陶瓷膜分离膜层，可有效增加现有平板陶瓷膜分离膜层水通量，并解决现有溶胶凝胶法制备分离膜层周期长、成本高，膜层干燥后收缩大以及危害性大的问题。

具体实施方式

实施例一：

将直径为3μm，长径比为15的氧化铝纤维10%，粒径5μm的氧化铝粉90%混合，加入到35%的去离子水中，再加入1%的CMC和0.5%的聚丙烯酸铵，1000r/min的转速搅拌1.5h至分散均匀。搅拌好的膜浆用0.5MPa的喷枪均匀的喷涂在支撑体表面，喷涂速度2cm/s，然后110℃烘干，干燥后1250℃烧成。

孔径为0.15μm，常温抗压强度为21.2 MPa，抗折强度为12.3 MPa，在0.1 MPa压力下水通量为1.8 m³/（m²·h）。

实施例二：

将直径为5μm，长径比为15的氧化铝纤维15%，粒径5μm的氧化铝粉85%混合，加入到45%的去离子水中，再加入2%的CMC和1%的聚丙烯酸铵，1000r/min的转速搅拌1.5h至分散均匀。搅拌好的膜浆用1MPa的喷枪均匀的喷涂在支撑体表面，喷涂速度2cm/s，然后110℃烘干，干燥后1250℃烧成。

孔径为0.20μm，常温抗压强度为19.9 MPa，抗折强度为11.6 MPa，在0.1 MPa压力下水通量为2.1m³/（m²·h）。

实施例三：

将直径为7μm，长径比为20的多晶莫来石纤维10%，粒径10μm的氧化铝粉90%混合，加入到35%的去离子水中，再加入1%的CMC和0.5%的聚丙烯酸铵，1000r/min的转速搅拌1.5h至分散均匀。搅拌好的膜浆用2MPa的喷枪均匀的喷涂在支撑体表面，喷涂速度3cm/s，然后110℃烘干，干燥后1250℃烧成。

孔径为0.24μm，常温抗压强度为19.2 MPa，抗折强度为11.5 MPa，在0.1MPa压力下水通量为2.6 m³/（m²·h）。