陶瓷膜支撑体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于支撑体制备技术领域，具体涉及一种陶瓷膜支撑体的制备方法。
【背景技术】
[0002]无机陶瓷膜因具有优良的耐高温、化学稳定性好、过滤精度高、抗化学侵蚀性及机械强度高等优点，被广泛应用于石油化工、食品、医药等行业。陶瓷支撑体是整个陶瓷膜制备和使用的基础，其性能的好坏对后期膜层的质量及整体应用性能起着至关重要的作用。
[0003]Ct-Al2O3以其优越的化学稳定性和良好的力学性能等特点，成为制备多孔陶瓷膜支撑体最常用的原料。对于市场上常用的99多孔氧化铝陶瓷支撑体而言，根据颗粒堆积理论要获得平均孔径在5?1ym的膜支撑体，为了保证支撑体具有高渗透性，氧化铝颗粒粒径应在20?30μπι之间。目前国外商品化陶瓷膜支撑体的制备主要是采用平均粒径为30μ左右椭球形粉体，其中美国专利U.S.Pat.N0.4,250,058公开了一种在热油中分散含氨前躯体的酸性铝溶胶方法制备具有良好机械强度的球形氧化铝颗粒，此外U.S.Pat.N0.4，514，511也描述了一种类似的制备球形氧化铝粉体工艺。上述的方案虽能制备出机械强度高、近球形的氧化铝粉体，但是存在着成本和操作复杂等问题，另外后期制备支撑体时需要1750°C以上的烧结温度，目前国内烧结设备尚不能此高温烧结。国内因氧化铝粉体制备技术不足，多采用棒状或棒状的刚玉、氧化铝粉制作陶瓷膜支撑体。球形粉体专利如CN1278458A公开了一种采用喷雾造粒工艺制备球形氧化铝粉体的制备工艺，丁祥金等用此球形氧化铝粉D50 =22.4微米进行系列实验，在满足商业要求大于3M的抗爆强度下，产品空隙率仅为29 专利CN101337808A公开了一种以氧化铝为原料加入矿化剂然后高温煅烧，再进行球磨、水洗、分级等工艺制备近球形氧化铝粉。上述专利虽然制备出球形氧化铝粉体，但在制备支撑体时存在着粉体过圆不利烧结和制备大孔隙率、球形氧化铝粉颗粒(<20μπι)、操作复杂、过程难控制、成本高等问题，直接导致陶瓷膜支撑体性能不稳定、使用寿命短、复杂的制作工艺和制作成本，限制了其在工业应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种陶瓷膜支撑体的制备方法，科学合理、简单易行，制备的支撑体易烧结、孔隙率和通量较高、强度高、氧化铝纯度高、耐腐蚀性能好。
[0005]本发明所述的陶瓷膜支撑体的制备方法，步骤如下:
[0006](I)以烧结法碳分分解工艺生产的氢氧化铝为原料进行预烧，得到低温氧化铝产物Α;
[0007](2)产物A中加入矿化剂进行煅烧，煅烧后研磨至粒度5-15微米，得到α氧化铝产物B；
[0008](3)产物B与Al2O3.ηΗ2θ，η = 1_3混合，同时加入矿化剂进行煅烧，煅烧后得到α氧化铝产物C;
[0009](4)将煅烧保温后的α氧化铝产物C研磨打散分级得到多面体氧化铝粉；
[0010](5)取D50 = 20-25微米和D50 = 3_5微米的多面体氧化铝粉作为骨料，加入量分别为多面体氧化铝粉总质量的75-85%和15-25%;然后与粘结剂、水、保湿剂和分散剂混合搅拌均匀形成泥料;将泥料在密封下陈腐，然后在挤出机中挤出生坯，将生坯烘干水分，保温，烧结成多孔氧化铝支撑体。
[0011]步骤(I)中所述的预烧温度为300-500°C，预烧时间为l-10h。
[0012]步骤(2)中所述的矿化剂为氯化铝、硝酸铝、硼酸、硼酸钠、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、碳酸镁、氯化镁、氯化钠、氯化铵、氟化铈、氧化铈或氧化镧中的一种或多种，矿化剂的加入量为产物A的0.l_2wt%。
[0013]步骤(2)中所述的煅烧温度为1400-1700°C，煅烧时间为8_20h。
[0014]步骤(3)中所述的产物B与Al2O3.ηΗ20的质量比为1-10:1 ,Al2O3.ηΗ20为拟薄水铝石、勃姆石或氢氧化铝中的一种或多种。
[0015]步骤(3)中所述的矿化剂为氯化铝、硝酸铝、硼酸、硼酸钠、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、碳酸镁、氯化镁、氯化钠、氯化铵、氟化铈、氧化铈或氧化镧中的一种或多种，矿化剂的加入量为产物B与Al2O3.ηΗ20总质量的0.1-2wt%。
[0016]步骤(3)中所述的煅烧温度为1300-1400°C，煅烧时间为3_10h。
[0017]步骤(4)中所述的多面体氧化铝粉的一次粒径D50= l_30微米。
[0018]步骤(5)中所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素，粘结剂加入量为多面体氧化铝粉总质量的4-10% ;水的质量为多面体氧化铝粉总质量的20-40% ;保湿剂为甘油，保湿剂加入量为多面体氧化铝粉总质量的1.5-3.5% ;分散剂为聚乙二醇类或PVA类分散剂，分散剂加入量为多面体氧化铝粉总质量的2-5%。
[0019]步骤(5)中所述的陈腐时间为24-36小时，保温温度为1650-1680°C，保温时间为3-6小时。
[0020]本发明可先制备出多面体氧化铝粉体，该粉体具有多面体型、大晶体、高比重、粒径可调控。在此骨料下按一定配比即可制得支撑体平均孔径为1-10微米可调控，孔隙率为33-40%。
[0021]本发明采用烧结法氢氧化铝为原料，通过三段烧结工艺生产出支撑体用氧化铝粉，该粉体具有大晶体(一次粒径D50>20微米)、椭圆多面体结构、纯度高，可作为陶瓷膜支撑体的原料。本发明的多面体氧化铝外表圆润，使得颗粒相互之间接触面加大，仅采用多面体氧化铝本身即可烧结得到高强度的多孔氧化铝陶瓷膜支撑体，克服了球形氧化铝太圆难烧结、孔隙率不高、一次粒径D50〈20微米等问题，使得支撑体易烧结、氧化铝纯度高、耐腐蚀性能好，孔隙率和通量提升。
[0022]本发明所述的陶瓷膜支撑体的制备方法，具体步骤如下:
[0023](I)以烧结法碳分分解工艺生产的氢氧化铝为原料，经300-500°C进行预烧l-10h，得到低温氧化铝产物A;
[0024](2)产物A中加入矿化剂，利用梭式窑或隧道窑在1400-1700°C温度下进行煅烧8-20h，煅烧后研磨至粒度5-15微米，得到α氧化铝产物B;
[0025](3)产物B与Al2O3.ηΗ20(η = 1_3)混合，同时加入矿化剂，利用梭式窑或隧道窑在1300-1400°C温度下进行煅烧3-10h，煅烧后得到α氧化铝产物C;
[0026](4)将煅烧保温后的α氧化铝产物C研磨打散分级得到多面体氧化铝粉；
[0027](5)取D50 = 20-25微米和D50 = 3_5微米的多面体氧化铝粉作为骨料，加入量分别为氧化铝粉总质量的75-85 %和15-25 % ;然后与粘结剂、水、保湿剂、分散剂混合搅拌均匀形成泥料;将泥料在密封下陈腐24-36小时，然后在挤出机中通过模具挤出成圆管状或者板状生坯;将生坯烘干水分，经过升温在1650-1680°C条件下保温3-6小时，烧结成多孔氧化铝支撑体。
[0028]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0029]1、本发明可以制备出D50 = l-30ym的陶瓷支撑体用系列多面体氧化铝粉，尤其是可以制备出粉体一次粒径D50>20ym的粉体，有利于制备出5-10μπι的大孔径、孔隙率为35-
40%的氧化铝陶瓷支撑体。
[0030]2、本发明的多面体氧化铝不是规则圆形，使得颗粒相互之间接触面加大，仅采用多面体氧化铝本身即可烧结得到高强度的多孔氧化铝陶瓷膜支撑体。粉体D50 = 20ym、D50= 3μπι多面体氧化铝，在1650°C即可获得孔隙率为37%，外径30mm四通道支撑体三点抗折强度为4300N，避免了为保证制品烧结强度而采用提高温度或者外加烧结助剂、粉体包覆等繁杂工艺环节，简化了工艺流程和降低成本。
【附图说明】
[0031]图1是实施例1的多面体氧化铝粉体电镜照片。
[0032]图2是实施例1的多孔陶瓷支撑体的电镜照片。
【具体实施方式】
[0033]以下结合实施例对本发明做进一步描述。
[0034]实施例1
[0035]选取烧结法氢氧化