[发明专利]一种相转化造孔剂及粉煤灰陶瓷平板膜支撑体的造孔方法

说明书

本发明公开了一种相转化造孔剂及粉煤灰陶瓷平板膜支撑体的造孔方法，相转化造孔剂包括聚苯醚砜和N‑甲基吡咯烷酮，将其用于粉煤灰基陶瓷平板膜支撑体制备过程，可以通过相转化的方式进行造孔，在陶瓷平板膜支撑体内部形成具有梯度分布的直通孔，能够解决现有粉煤灰陶瓷平板膜支撑体孔隙率低，水通量低，成孔不均匀等问题。

技术领域

本发明涉及一种相转化造孔剂，特别涉及一种用于粉煤灰基陶瓷平板膜支撑体造孔的相转化造孔剂，还涉及粉煤灰陶瓷平板膜支撑体的造孔方法，属于陶瓷膜制备技术领域。

背景技术

粉煤灰是燃料(主要是煤)燃烧过程中排出的微小灰粒，其粒径一般在1～100μm之间。又称粉煤灰或烟灰。由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，其中某些化学物质对生物和人体造成危害。

粉煤灰主要含二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)和氧化铁(Fe₂O₃)等，已广泛用于制水泥及制各种轻质建材。粉煤灰基陶瓷平板膜可用于水处理行业，从而对粉煤灰固废进行有效利用。

作为水处理用陶瓷平板膜需要高孔隙率以及高水通量，目前采用的造孔剂一般为淀粉、石墨等成分，通过混料机进行干粉混合，由于粉煤灰的密度比重与上述造孔剂的相差较大，难以在混合过程中做到均一稳定，容易在烧结过程中，造孔剂内部发生团聚形成不均匀空洞，并且不连通孔较多，对水通量提升有限。

发明内容

针对现有技术中粉煤灰基陶瓷平板膜的制备存在孔隙率低、成孔不均匀，水通量低等技术问题，本发明的第一个目的是在于提供一种相转化造孔剂，其可以通过相转化方式进行造孔，可以形成具有梯度分布的直通孔，有利于改善陶瓷平板膜的孔隙率和过滤效率。

本发明的第二个目的是在于提供一种粉煤灰陶瓷平板膜支撑体的造孔方法，该方法在粉煤灰原料中混入特殊的相转化造孔剂，其利用造孔剂相转化过程达到造孔和稳定孔结构的目的，从而在陶瓷平板膜支撑体内部形成具有梯度分布的直通孔，有利于改善陶瓷平板膜支撑体的孔隙率和过滤效率。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于陶瓷材料的相转化造孔剂，其包括聚苯醚砜和N-甲基吡咯烷酮。

本发明的相转化造孔剂包括聚苯醚砜和N-甲基吡咯烷酮两种成分，聚苯醚溶解在N-甲基吡咯烷酮形成溶液，其以溶液形式与陶瓷材料原料混合，相比固体造孔剂具有更加明显的优势，与原料混合更加均匀，而待原料成型后可以利用水将N-甲基吡咯烷酮溶解和置换脱除，从而形成孔隙，同时N-甲基吡咯烷酮的脱除使得聚苯醚砜由液态转变为固态，对N-甲基吡咯烷酮溶解遗留的孔隙起到支撑作用，而最终在烧结过程中，随着聚苯醚砜的脱除，可以在陶瓷材料内部形成直通孔道。

作为一个优选的方案，所述相转化造孔剂由聚苯醚砜和N-甲基吡咯烷酮按照质量比1:(3.5～5)组成。所述聚苯醚砜的数据分子量一般为4100～4800。如果聚苯醚砜相对N-甲基吡咯烷酮的比例过高，会导致聚苯醚砜难以充分溶解到N-甲基吡咯烷酮中，如果聚苯醚砜相对N-甲基吡咯烷酮的比例过低，会导致相转化过程中无法形成直通孔道。

本发明的相转化造孔剂通过以下方法制备得到：将聚苯醚砜和N-甲基吡咯烷酮按比例配制，使用搅拌器，于50～75℃下加热搅拌5～7h至完全相溶。

本发明还提供了一种粉煤灰陶瓷平板膜支撑体的造孔方法，该方法是将粉煤灰与所述相转化造孔剂以及油类添加剂进行混合，再依次进行陈腐和挤出成型，得到生坯；所述生坯先置于恒温恒湿环境中静置养护，再置于水中进行相转化反应，最后进行干燥和烧结。