[发明专利]一种用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜及其生产方法

说明书

本发明提供一种用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜及其生产方法，属于碳化硅陶瓷膜领域。所述用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜的生产方法，由以下步骤依次组成：制备支撑膜层、制备中间体、制备碳化硅陶瓷膜。本发明的用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜能够在保证良好抗折强度及过滤性能的同时，有效提高过滤膜层在支撑膜层外表面的成膜完整性及均匀性，碳化硅陶瓷膜不同位置的过滤压降、单位膜面积的水通量均匀，能够保持良好的长期过滤性能。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷膜领域，尤其涉及一种用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜及其生产方法。

背景技术

碳化硅陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，属于国家重点发展的新兴战略产业。碳化硅陶瓷膜相比于传统的有机膜过滤材料，具有耐高温、耐化学腐蚀、渗透通量大、孔径分布窄、强度高、可清洗性强等优点，因此在化工、制药等领域的污水处理中具有较好的应用前景。

现有技术中，碳化硅陶瓷膜针对污水的处理是通过错流过滤实现的：即待处理液的流动方向与膜面相切，待处理液在高速流动条件下，在压力驱动下，过滤渗透液沿垂直方向通过碳化硅陶瓷膜，含重金属、大分子等组分的混浊浓缩液被碳化硅陶瓷膜截留，从而实现对污水中重金属、胶体、大分子的分离、浓缩、纯化。同时，在错流过滤的工作过程中，待处理液切向冲击碳化硅陶瓷膜表面，膜表面上暂时性的沉积物会被待处理液冲刷带走，从而恢复其原有的过滤性能，保证过滤、分离过程的持续、稳定进行。

发明人经研究发现，现有技术中的用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜，为能够在保证碳化硅陶瓷膜具有足够抗折强度的同时，提高碳化硅陶瓷过滤膜的过滤性能，通常采用非对称的膜结构形式，即通过将微孔过滤膜层与大孔高强度支撑膜层相结合，克服前述的技术缺陷。但是，在非对称碳化硅陶瓷过滤膜的制备中，在将过滤膜层的原料浆喷涂至支撑膜层的过程中，过滤膜层的原料浆易于渗入至支撑膜层的大孔内，而导致过滤膜层在支撑膜层外表面的成膜均匀性、完整性差，最终导致制得的非对称碳化硅陶瓷膜不同位置的过滤压降、单位膜面积的通量不均匀，存在有受力薄弱点，在长时间的高温、带压过滤工作条件下，非对称碳化硅陶瓷膜会出现裂纹、破碎等现象，导致水处理效果的大幅下降，无法长期保持理想的过滤性能，碳化硅陶瓷膜的有效工作寿命有待进一步提高。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜及其生产方法，能够在保证碳化硅陶瓷膜具有良好抗折强度及过滤性能的同时，能够有效提高过滤膜层在支撑膜层外表面的成膜均匀性、完整性，制得的非对称碳化硅陶瓷膜过滤压降、单位膜面积的通量均匀，有效消除受力薄弱点，陶瓷膜的有效工作寿命长，能够保持良好的长期过滤性能。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种用于重金属废水处理的碳化硅陶瓷膜的生产方法，由以下步骤依次组成：制备支撑膜层、制备中间体、制备碳化硅陶瓷膜。

所述制备支撑膜层，将炭黑、SiC粉投入至1.5-2.5倍体积的溶剂中，混合均匀后，置于球磨机内，控制球磨转速为100-150rpm，球磨5-8h；然后继续投入预定量的硅粉，继续球磨2-3h，制得预混浆；然后将预混浆置于热风干燥箱内，100-110℃干燥10-16h，制得预混料；将预混料、羟丙基甲基纤维素、聚乙二醇4000、改性蓖麻油、去离子水投入至高速混料机内，300-500rpm混料30-60min，制得混合料；混合料经练泥、陈腐后，通过挤出机真空挤出成型为坯体；坯体在热风干燥箱内40-50℃保温4-6h后，100-120℃保温1-2h后，转入至煅烧炉内，采用氩气置换三次后，1500-1700℃煅烧2-3h，自然冷却至500-700℃，保温1-2h后，自然冷却至常温，制得支撑膜层。

所述制备支撑膜层中，炭黑、SiC粉、硅粉的重量份比值为7-10:15-22:80-90。

所述溶剂为无水乙醇与去离子水的混合液，无水乙醇与去离子水的重量份比值为1:4-6。