[发明专利]一种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯及其制备方法

说明书

本发明公开一种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯及其制备方法，其滤芯包括圆柱状的基体，所述基体内均匀设置若干个贯通其上下两端的管腔，所述基体由碳化硅颗粒烧结而成，组成所述基体的颗粒间的立体网状孔隙的平均孔径为5‑8微米，所述管腔内套设由碳化硅颗粒烧结而成的纳米管，组成所述纳米管的颗粒间的立体网状孔隙的平均孔径为50‑100纳米。与现有技术相比，本发明整体材料均为碳化硅颗粒烧结而成，因而具有强度高，耐高压、抗氧化，不易被微生物腐蚀破坏、具有抗强酸强碱抗腐蚀的优点。

技术领域

本发明涉及陶瓷膜技术领域，具体是一种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯及其制备方法。

背景技术

国内对陶瓷膜的研究始于上世纪90年代后期，主要集中在氧化铝膜材料，并在污水处理方面开展了应用，取得了良好的效益。但是在工业废水方面，其废水往往存在排放量大、高温、高碱度、高酸度、含重金属等特点，对无机陶瓷膜的过滤性能提出了更高的要求。目前广泛使用的氧化铝膜材料，难以抵抗强酸、强碱环境，高温热稳定性能差，在上述苛刻环境条件下工作使用寿命将大大缩短，导致污水处理成本增加。此外，氧化铝膜材料亲水性能一般，导致污水处理效率低，在一定程度上也增加了治污成本。另外，膜材料要承受到来自泵压马达的振动所产生的机械和热应力、膜分离过程中反复受到脉冲式气、水等冲击或反冲洗，由于氧化铝陶瓷膜材料脆性大，在遭受高的机械应力时容易破碎和裂开，耐高温能力差，大大限制了它的工业推广应用。有机膜更是无法耐强酸强碱，无法耐高压，无法耐高温，易被氧化，易被腐蚀，过滤寿命短。

碳化硅化学稳定性极好，耐强酸、碱，可在pH值0-14的范围内使用，高温稳定性好，且亲水性能好，其性能特点使碳化硅陶瓷膜在污水处理方面具有天然的优势，是今后无机陶瓷膜发展的重要方向。

但是目前的碳化硅陶瓷膜大多是由粗颗粒碳化硅及粘结剂堆积烧结而成，其孔隙为颗粒堆积间隙形成，存在孔径分布不均匀，对水中微小悬浮颗粒、大的胶体粒子和细菌的分离非常有效，但在小分子溶质、病毒等的分离方面存在严重不足，孔径分布不均匀和孔径过大导致过滤精度差，这极大地限制了陶瓷膜在分离精度要求高的许多领域的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，公开一种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯，本发明的另一目的是公开这种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯的制备方法。

为实现本发明的第一个发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种管式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯，包括圆柱状的基体，所述基体内均匀设置若干个贯通其上下两端的管腔，所述基体由碳化硅颗粒烧结而成，组成所述基体的颗粒间的立体网状孔隙的平均孔径为5-8微米，所述管腔内套设由碳化硅颗粒烧结而成的纳米管，组成所述纳米管的颗粒间的立体网状孔隙的平均孔径为50-100纳米。

为实现本发明的第二个发明目的，本发明采取的技术方案包含如下步骤：

①将粒度为#200（日本工业标准JIS R6001-1998，以下同）粗碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照质量百分比为60%：35%：5%的比例混合，利用喷雾造粒机制成粒径为300微米到500微米颗粒；

②将粒度为#3000细碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照质量百分比为60%：35%：5%的比例混合，利用喷雾造粒机制成粒径为30微米到50微米颗粒；

③将步骤①的颗粒和步骤②的颗粒按照3:2的比例调配，通过模具利用1500吨压力机挤压成内均匀设置若干个管腔的圆柱状坯料；

④将除了管腔的所述坯料的表面包裹隔离膜；

⑤将平均粒径为100纳米的纳米碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照质量百分比为37%：60%：3%的比例混合成悬浮液；

⑥将步骤④的坯料浸泡到步骤⑤的悬浮液中使得管腔内壁均匀涂覆一层碳化硅纳米陶瓷粉涂层；