[发明专利]一种多孔碳化硅平板陶瓷支撑体的制备方法

说明书

本发明公开了无机多孔材料技术领域，特别涉及无机膜分离材料技术领域，具体为一种多孔碳化硅平板陶瓷支撑体及其制备的方法。本发明是通过以下步骤：(1)泥料制备；(2)挤出成型；(3)微波干燥；(4)高温烧成；最后自然降温到室温而成。本发明的优点是相对于重结晶烧结法具有烧成温度低、能耗低、生产成本低、制备工艺简单，同时保证了过滤介质在更加广阔的空间扩散流动，减少过滤阻力，能显著提升反冲清洗效果，从而增大过滤通量，生产周期短、生产和运行成本低、易于实现自动化控制和产品性能稳定。本发明产品可用于化工、生物发酵、造纸、食品饮料、矿物加工等行业特种分离。

技术领域

本发明专利涉及无机多孔材料技术领域，特别涉及无机膜分离材料技术领域，具体为一种多孔碳化硅平板陶瓷支撑体及其制备的方法。

背景技术

膜生物反应器(MBR)是一种将膜分离技术和传统生物处理技术中生物活性污泥法有机结合起来的高效处理污水的工艺。通过膜孔的筛分作用，在一定的负压作用下，活性污泥氧化分解后的水从膜孔径中被抽出，活性污泥被膜的过滤层拦截，从而达到泥水分离的目的。同时，因为处理后的水被不断的被抽出，好氧池中的活性污泥浓度高，使得好氧池的氧化降解效率大大提高。并且不需要建占地面积大的二沉池，节约投资成本，出水水质好。

目前，广泛应用于膜生物反应器的膜产品主要是以高分子有机膜为主，最常见的是聚偏氟乙烯膜(PVDF)。该膜主要用在MBR中的结构形式有中空纤维和平板两种，中空纤维帘式膜组件以其高密度的填充效率被受青睐。相对于中空纤维帘式膜组件，板式的PVDF膜也被用于MBR工艺中，但是其最显著的缺点是装填密度低，其次有效的膜分离面积低和膜组件框架制造复杂和投资成本高等缺点。因此，中空纤维帘式PVDF膜占领了主要的MBR工艺市场。但是中空纤维PVDF膜，因其自身的疏水性高和表面能低的特性，导致PVDF膜在MBR工艺中很容易吸附和沉积蛋白质在膜的表面或者孔道中，不可避免地导致严重的膜污染，膜通量降低快，清洗和更换膜元件频率增多，膜运行成本和维护成本增大。还有就是PVDF中空纤维帘式膜在长时间运行过程中，由于曝气冲刷作用使得膜丝时刻处于摇晃状态，当膜的机械强度值小于摇晃应力时，膜就出现断丝现象，从而使得膜出水水质变坏。需要不间断更换新的膜组件，不但增加了运维成本，并且还产生了固体废弃物，导致环境的污染。

近年来，多孔陶瓷膜作为一种新型的膜产品，由于具有高的机械强度、耐高温、耐腐蚀和过滤精度高等优点被广泛的关注。碳化硅膜作为优秀的陶瓷膜产品之一，因为其表面丰富的硅醇键，使得碳化硅陶瓷膜具有优异的亲水性能，接触角约为0.3°；碳化硅作为一种共价键形成的原子晶体，其莫氏硬度9.5，仅次于金刚石10；碳化硅在高温烧结过程中，大颗粒之间形成的发达的三维空隙结构，使得碳化硅陶瓷膜具有高的渗透通量；碳化硅材料本身的等电点为2.2，使得碳化硅陶瓷膜在水中荷负电，强烈排斥负电荷的污染物，保证了碳化硅陶瓷膜优良的抗污染性能等。碳化硅陶瓷膜如果以中空纤维形状应用在MBR中，因膜直径远远小于长度，会导致碳化硅陶瓷膜容易被折断。但是如果碳化硅陶瓷膜以多通道管式结构应用在MBR工艺中，虽然保证了机械强度，但是装填密度低，膜的有效利用率低，没法实现大工程的MBR工艺。因此碳化硅陶瓷膜只能以板式结构应用在MBR工艺中，既保证了机械强度又实现了高的装填密度。

发明内容

本发明的目的是针对以上讨论中出现的问题，提供一种适合应用于MBR工艺的多孔碳化硅平板式陶瓷支撑体以及这种板式陶瓷支撑体的制备方法。