[发明专利]一种自清洁陶瓷膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种自清洁陶瓷膜的制备方法，属于水处理技术领域。该方法是以莫来石低成本原料煤矸石和铝矾土为原料，通过添加助剂，制备出低成本陶瓷膜支撑体，再用浸渍包覆法将二氧化硅和二氧化钛溶胶涂覆在支撑体表面，经过高温处理即得一种低成本自清洁陶瓷膜。本发明制得陶瓷膜具有自清洁功能，且制备成本低廉，与传统陶瓷膜相比具有明显优势。本发明制得的陶瓷膜，所用原料成本低廉，并含有具有光催化作用的掺氮二氧化硅，在光催化作用下自行对膜污染进行处理，提高了本身的膜通量和膜处理效率，相比普通陶瓷膜具有更长的有效使用时长。

主权项

1.一种自清洁陶瓷膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤：(1)根据莫来石原料组成，按质量比为3:2称取称取总质量为5～10kg的煤矸石和铝矾土放进聚氨酯球磨罐中，加入氧化锆球磨子并在卧式行星混料机中以500～600r/min的转速球磨混合8～10h，得到煤矸石和铝矾土的混合粉末；(2)取1～2kg上述制得混合粉末放入氧化铝研钵中，加入20～30g玉米淀粉和2～3L质量浓度为15％的聚乙烯醇溶液，之后放置在磁力搅拌机上，以400～500r/min的转速搅拌均匀，使配料充分混合并产生气泡，之后将混合物倒在压片机模具上，在190～200MPa的高压下压制成直径为10～15mm片状支撑体；(3)将上述制得的片状支撑体放入高温烧结炉，程序升温至200℃，升温速率为5℃/min，并在200℃下保温处理30～40min以去除其中的水分，再以3℃/min的速率升温至1300℃，并在1300℃下保温烧结2～3h，冷却至室温后即得低成本莫来石基多孔陶瓷膜支撑体，备用；(4)量取15～20mL硅酸乙酯和10～15mL无水乙醇倒入200mL烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，之后放置在磁力搅拌机上，设置转速为200～300r/min，边搅拌边按序缓慢滴加10～15mL质量浓度为80％的乙醇溶液、15～20mL去离子水和1～2mL质量浓度为30％的盐酸溶液，继续搅拌30～40min得到二氧化硅溶胶；(5)量取15～20mL无水乙醇放入500mL烧杯中，用磁力搅拌机以800～900r/min的转速剧烈搅拌，在搅拌过程中缓慢滴加15～20mL钛酸四丁酯和6～8mL冰醋酸，之后放入超声振荡器，继续添加1～2mL乙二胺作为氮掺杂剂，进行超声振荡30～40min制得溶液1；(6)再量取2～3mL去离子水加入到10～15mL无水乙醇中，用玻璃棒搅拌均匀制得溶液2，之后放置在磁力搅拌机上，以200～300r/min的转速进行搅拌，将溶液2逐滴滴入溶液1中，制得淡黄色二氧化钛溶胶；(7)将上述制得的低成本莫来石基多孔陶瓷膜支撑体分别用浸渍涂覆二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶，涂覆完的材料室温下静置24～30h，之后将其放入马弗炉，通入氮气进行保护，以2℃/min的速率程序升温至450℃，恒温保持2～3h后取出，自然冷却至室温即得一种自清洁陶瓷膜。