[发明专利]一种凹凸棒石复合陶瓷膜支撑体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种凹凸棒石黏土‑碳化硅支撑体的制备方法，将凹凸棒石黏土、碳化硅、活性碳粉加入研钵中，搅拌均匀后加聚乙烯醇(PVA)溶液继续研磨至粉料能够成型。在自制的压片模具中采用干压法制备片状及条状支撑体。成型的支撑体经预处理后在空气气氛下电炉中程序升温至700℃即得支撑体产品。本发明的凹凸棒石黏土‑碳化硅支撑体既具有良好的机械强度、高的孔隙率，又可以降低成本、减少污染，在污水处理、空气净化等方面具有较好的应用前景和经济效益。

技术领域

本发明属于在凹凸棒石黏土(ATT)中加入碳化硅颗粒共混，通过添加造孔剂、粘结剂等采用干压法制备凹凸棒石黏土-碳化硅复合陶瓷膜支撑体，采用程序焙烧工艺以获得一定机械强度的凹凸棒石黏土-碳化硅复合陶瓷膜支撑体，具体涉及凹凸棒石黏土-碳化硅复合陶瓷膜支撑体制备方法。

背景技术

陶瓷膜具有耐高温高压、耐强酸强碱、机械强度高、抗微生物能力强及易清洗再生等优点在很多苛刻的体系中显示出独特优势，被广泛的应用于石油化工、食品、医药、能源、水资源和环境等领域。多孔陶瓷膜一般由单层或多层膜材料涂覆在支撑体上形成的具有一定孔径梯度的不对称结构，其中多孔陶瓷支撑体是陶瓷膜制备与应用的基础，为膜层提供一定的机械强度。作为膜层的载体，多孔陶瓷膜支撑体应满足一定的要求，主要包括：渗透率高，流体阻力小，表面粗糙度低、润湿性好；孔径分布窄、孔比表面积大；热稳定和化学稳定性好、机械强度高；热膨胀系数与膜层相匹配等。然而由于无机陶瓷膜制备过程中受高纯氧化物原料的价格限制，通常膜元件制备成本较高，因而目前研究较多的是多孔陶瓷膜层以黏土为高配基的改性分离膜的研究。秦建良等利用煤矸石制备无机陶瓷膜支撑体，制得的支撑体性能较好符合陶瓷膜支撑体的预期要求。袁永兵等以莫来石为陶瓷膜支撑体骨料制备出的支撑体的显气孔率和透气度更高，常温耐压强度更高，支撑体的孔隙贯通性更好。

凹凸棒石黏土（简称凹土）是一种具有纳米结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，广泛用于机械、军工、建材、化工、石油等领域，有着“万土之王”、“千用之土”的美誉。我国的凹凸棒石黏土储存量占全世界储存量的50%左右，为我国优势非金属矿。江苏、安徽、甘肃等省均有储量丰富的凹凸棒黏土矿物资源，特别是江苏盱眙凹凸棒石黏土储量大、品味高。但是凹土在500～700℃烧结易收缩，750℃以上结构开始折叠、坍塌。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种凹凸棒石黏土-碳化硅复合陶瓷膜支撑体的制备方法，以凹土混合碳化硅为骨料，在天然凹土颗粒中添加碳化硅为陶瓷膜支撑体骨料以阻止凹土在烧结过程的收缩、折叠，同时提高支撑体的机械强度，制备过程中通过添加粘结剂、造孔剂等采用干压法，获得孔隙率高、机械强度大、稳定性好的新型凹凸棒石黏土-碳化硅复合陶瓷膜支撑体。

本发明的第一个方面，提供了：

一种凹凸棒石复合陶瓷膜支撑体，所述的支撑体的材质中包括有混合的凹凸棒石和碳化硅。

在一个实施方式中，凹凸棒石与碳化硅的重量比是2～4：1～3。

在一个实施方式中，所述的支撑体的孔隙率是35～45%；弯曲强度9～15MPa；平均孔径2.0～4.0μm。

本发明的第二个方面，提供了：

一种凹凸棒石复合陶瓷膜支撑体的制备方法，包括如下步骤：

第1步，将凹凸棒石、碳化硅粉体、造孔剂、粘接剂混合均匀；

第2步，将第1步得到的混合泥料干压成型后，再经过烘干、烧结，得到支撑体。

在一个实施方式中，所述的造孔剂是碳粉、淀粉、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

在一个实施方式中，所述的粘接剂是聚乙烯醇、聚乙二醇、淀粉、纤维素中的一种或多种的水溶液。