[发明专利]一种氧化钛-氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化钛‑氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备方法。本发明利用改性的溶胶‑凝胶法形成的溶胶作为前驱体，然后通过水热法处理，采用两步法即可得到粒径均一的TiO₂‑SiO₂复合纳米溶液，将它加入适量的添加剂直接制成涂膜液，一次涂膜，再经干燥、煅烧即可制成氧化钛‑氧化硅复合陶瓷超滤膜，与传统制备方法相比，本发明方法简单，解决了粒子易团聚和需要多次涂膜的困难，制得的纳米粒子粒径均一，膜层没有收缩、裂纹或开裂的现象，实现了无缺陷氧化钛‑氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备，同时加入亲水性二氧化硅使膜层表面酸性提高从而吸附更多的羟基，因而表现出更强的亲水性能，制备出超亲水抗污染的氧化钛‑氧化硅复合陶瓷超滤膜。

技术领域

本发明属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种氧化钛-氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术定义为两相之间的选择性介质，根据孔径的不同，主要分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。膜分离技术的应用领域已经深入到人们生活和生产的各个方面，例如化工、环保、电子、纺织、医药、食品等。陶瓷超滤膜由于具有化学稳定性好、抗生物能力强、机械强度大、无毒耐高温等特点，广泛应用于对环境严苛的生物、食品、化工等领域。

溶胶-凝胶法是制备陶瓷超滤膜最主要的方法。溶胶-凝胶法制备工艺简单，过程容易控制，可以大面积在不同形状、不同基材的基片上制备膜层，但是溶胶-凝胶法获得的溶胶在煅烧过程中收缩严重，需要多次涂膜，且制备的溶胶稳定性对涂膜效果影响较大，在一定程度下限制溶胶-凝胶法的扩大生产。

为了避免膜层的开裂情况，通过如恒温恒湿环境下干燥，分段干燥及延长干燥时间，超临界条件下干燥等方法，对干燥过程进行精确控制从而防止膜层的开裂，但是这些方法由于需要对生产过程的温湿度进行精密的控制，导致设备投资费用和生产费用的大幅度提高。因此，需要开发工艺简单、设备投资少和成本低的高性能陶瓷超滤膜技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种氧化钛-氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种氧化钛-氧化硅复合陶瓷超滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)在有机盐的醇溶液中加入重均分子量为350-500的聚乙二醇，于75-85℃下，以有机盐和水的摩尔比为1∶10-100的比例，向上述有机盐的醇溶液中滴加含有4-6wt％的水的醇溶液；滴加完毕后，加入酸进行解胶并使解胶后的溶液的pH为2-3；再加入分散剂至终浓度为0.8-1.2wt％，混合均匀，制得TiO₂-SiO₂复合溶胶；上述有机盐由有机钛盐和有机硅盐以2∶1-3的摩尔比组成；

(2)将步骤(1)中得到的TiO₂-SiO₂复合溶胶放入水热反应釜中，填充度为50-60％，在120-150℃下保温反应8-10h，冷却，制得TiO₂-SiO₂复合纳米溶液；

(3)向步骤(2)中得到的TiO₂-SiO₂复合纳米溶液中加入作为增塑剂的重均分子量为350-450的聚乙二醇和粘结剂，并使增塑剂和粘结剂的终浓度分别为3-5wt％和0.1-0.5wt％，再加入消泡剂至终浓度为0.01-0.1wt％，混匀，制得涂膜液；

(4)将该涂膜液涂于多孔氧化铝陶瓷膜支撑体上，以1-3℃/min的速度升温至80-120℃，保温干燥2-5h，然后以1-5℃/min的速度升温至350-600℃，保温煅烧2-5h，冷却，即得所述氧化钛-氧化硅复合陶瓷超滤膜。

在本发明的一个优选实施方案中，所述分散剂为柠檬酸钠或聚丙烯酸钠。

在本发明的一个优选实施方案中，所述有机钛盐为钛酸正丁酯或钛酸异丙醇酯。