[发明专利]一种碳化硅基多孔陶瓷过滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳化硅基多孔陶瓷过滤膜及其制备方法，以碳化硅粉、粉煤灰、成孔剂、粘结剂、分散剂、溶剂、添加剂和聚氨酯泡沫为原料；其中成孔剂为淀粉、壳聚糖中的一种或两种；粘结剂是由硅酸盐溶液、甲基纤维素中的一种或几种构成；分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺中的一种或几种构成；溶剂是由水、乙醇或水和乙醇形成的混合物中的一种或几种构成；添加剂为氧化钨和氧化镧粉的混合物。本发明可提供一种烧结温度低、生产能耗低、工艺方法简单、生产成本低、控制灵活、满足大规模生产的制备方法以及耐酸碱腐蚀好、烧成品的孔隙率高、机械强度大、通量大、使用寿命长的多孔碳化硅基陶瓷过滤膜材料。

技术领域

本发明涉及无机多孔材料技术领域，具体是一种碳化硅基多孔陶瓷过滤膜及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷膜具有耐高温、耐腐蚀、高强度、化学稳定性好以及细颗粒捕集效率高等特性，被作为过滤材料广泛应用于污水处理、高温气体除尘等环保领域，是一种非常有前景的气固分离和液固分离材料。例如山东工业陶瓷研究设计院采用石英、刚玉、铝矾土等作为原料，利用热浇注成型工艺制备出气孔率为 25%～40%，孔径分布在10～200μm左右，具有良好耐酸碱性能的多孔陶瓷制品，这些制品以管状为主，主要用于气体和液体的过滤；王连星等采用刚玉为陶瓷骨料制备出抗折强度高于20MPa，气孔率在 50%～56%，气孔孔径小于450μm 的系列多孔陶瓷过滤材料。

与其他的多孔陶瓷相比，碳化硅多孔陶瓷不仅具有高气孔率、高比表面积、耐酸碱腐蚀、机械强度高、使用寿命长等一般多孔陶瓷具有的特点，同时还具有其他多孔陶瓷不具有的亲水性能，这种亲水性能使得碳化硅多孔陶瓷在处理污水时能与水很好的润湿，大大提高了过滤效率，有效地降低了过滤成本，成为人们重点研究的方向。例如洋金茹等人采用添加造孔剂法制备出碳化硅复相多孔陶瓷，探讨了Y₂O₃对碳化硅复相多孔陶瓷的烧结温度及制品力学性能的影响机理；陈茂开等人采用碳化硅粉末、高岭土、氧化铝粉末为主要原料，以淀粉作为造孔剂，在1350℃温度下制备出孔隙率为34.40%，抗折强度为42.50MPa的SiC/莫来石复相多孔陶瓷材料。

然而，现有技术中制备碳化硅陶瓷通常需要添加烧结助剂以降低其烧结温度，烧结助剂常采用含有碱金属的氧化物等，造成其耐酸碱性降低；此外，现有技术制备碳化硅基多孔陶瓷过滤膜还存在制备成本高、制备工艺繁杂，不利于实际生产应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种烧结温度低、生产能耗低、工艺方法简单、生产成本低、控制灵活、满足大规模生产的制备方法以及提供一种耐酸碱腐蚀好、烧成品的孔隙率高、机械强度大、通量大、使用寿命长的多孔碳化硅基陶瓷过滤膜材料。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种碳化硅基多孔陶瓷过滤膜的制备方法，以碳化硅粉、粉煤灰、成孔剂、粘结剂、分散剂、溶剂、添加剂和聚氨酯泡沫为原料；

其中成孔剂为淀粉、壳聚糖中的一种或两种；

粘结剂是由硅酸盐溶液、甲基纤维素钠中的一种或几种构成；

分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺中的一种或几种构成；

溶剂是由水、乙醇或水和乙醇形成的混合物中的一种或几种构成；

添加剂为氧化钨和氧化镧粉的混合物；

得到的碳化硅基多孔陶瓷过滤膜由碳化硅基支撑体、碳化硅基过渡层和碳化硅基膜层组成。

其中，碳化硅基支撑体的制备过程为：将碳化硅粉、粉煤灰、成孔剂、粘结剂、分散剂和溶剂湿法研磨混合均匀，得到碳化硅基陶瓷浆料，将一定尺寸的聚氨酯泡沫置于浆料中，并超声处理，得到填充了碳化硅基浆料的聚氨酯泡沫复合材料，将其在一定温度下充分干燥后，置于马弗炉中进行烧结，即得到具有多级孔结构的碳化硅基支撑体。