[发明专利]一种氧化钛陶瓷超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化钛陶瓷超滤膜的制备方法，该方法的特征是：采用溶胶‑凝胶法制备氧化钛溶胶；将氧化钛溶胶和一定量的水、聚乙二醇、聚乙烯醇、甲基纤维素、甘油中的一种或者几种混合均匀，配置成涂膜液；将涂膜液浸渍在陶瓷过滤膜基体表面；将涂膜后的基体烘干，再浸入高压反应釜内的PH为1‑3的硝酸水溶液中，在180‑220℃下进行水热反应，形成5‑8nm孔径均匀的陶瓷超滤膜。

技术领域

本发明涉及一种氧化钛陶瓷超滤膜的制备方法，属于多孔陶瓷制备领域。

背景技术

陶瓷膜是一种精密过滤、分离的重要技术。其中，5-50nm超滤级别的陶瓷膜被广泛用于氯碱行业盐水精制、氨基酸发酵液过滤、植物提取液澄清过滤、含油废水处理、含有机溶剂及高悬浮物化工废水的过滤，以及含油含铁锈的冷凝水等中水的回用。

目前已经有众多的陶瓷超滤膜制备技术，包括溶胶凝胶法、粒子烧结法、直接水热法等等，可以制备出具有一定工业化价值的陶瓷超滤膜。

CN 105903351 A 公布了将多孔支撑体浸入含有钛源、水解促进剂、溶剂的溶液中，进行水热反应，之后烘干、煅烧等等陶瓷超滤膜。其孔径在20-500nm。

CN 105561803 A 公布了用氯氧化锆和硝酸钇混合水溶液用氨水制成凝胶，再用硝酸溶解成溶胶，加入聚硅氧烷消泡剂后再涂覆在基体上并烘干烧结得到孔径为5-50nm，水的透过通量在1500L/㎡.h。

CN 102743979 A公布了用共沉淀法制备草酸锆溶胶，再用低温煅烧法制备易分散的纳米氧化锆，之后加入成膜助剂、分散剂再涂覆在基体上，烘干烧结形成小孔径的陶瓷超滤膜，其孔径在10-30nm，水的透过通量在400-600L/㎡.h。

总体而言，目前的陶瓷超滤膜制备技术，直接水热法孔径分布较宽，难以在工业化生产中得到孔径一致、性能一致的产品，整体的过滤的精度还不够高，溶胶-凝胶法直接煅烧制备陶瓷超滤膜孔径分布也比较宽，而且膜层强度较差；粒子烧结法先把锆溶胶煅烧成纳米氧化锆，再配置成涂膜液烧结，虽然孔径较小、孔径分布窄，但水的透过通量较小，工业应用中能耗很大。

发明内容

为克服上述陶瓷超滤膜现有制备技术的不足，本发明采用溶胶-凝胶法制备钛溶胶，并配置成涂膜液浸渍涂覆在陶瓷过滤膜基体上，再浸入高压反应釜的水溶液中进行水热反应，直接形成高强度、高过滤通量、孔径分布狭窄的陶瓷超滤膜。本发明的技术方案如下所述：

一种陶瓷超滤膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：在硫酸氧钛水溶液中缓慢滴入一定浓度的氨水水溶液，搅拌反应。之后将溶液用水洗涤抽滤，再加一定量的水搅拌，滴入一定浓度的硝酸水溶液，搅拌形成钛溶胶。

步骤2：将制备好的钛溶胶加入一定量的水，搅拌均匀；加入甘油、聚乙二醇中的一

种或者两种，加入甲基纤维素水溶液、聚乙烯醇水溶液中的一种或者两种，搅拌均匀；将此溶液浸渍涂覆在陶瓷过滤膜的基体上，然后烘干。

步骤3：将烘干后的基体放入高压反应釜，往反应釜中加入硝酸水溶液，完全淹没陶瓷膜基体。将反应釜密闭，升温并保温进行水热反应，使涂覆在基体上的无定型的钛溶胶在高温、高压下脱水并转化为纳米氧化钛晶体颗粒，并且在反应过程中，氧化钛晶体联结在一起，形成完整、无缺陷的，有一定孔隙和孔径的陶瓷超滤膜膜层。反应完成后取出产品，用1-3%氢氧化钠水溶液浸泡冲洗去除有机物，得到陶瓷超滤膜产品。

步骤1所述的硫酸氧钛水溶液中的钛离子浓度为0.5-4%，水溶液在60-85℃条件下保温。优选方案中，钛离子浓度进一步控制在1-2%，水溶液温度控制在65-70℃。