一种由纳米TiO₂和Al₂O₃组成的微孔陶瓷膜材料及其制备方法

专利名称：：一种由纳米TiO₂和Al₂O₃组成的微孔陶瓷膜材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种微孔陶瓷膜材料的制备方法，具体涉及一种由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料及其制备方法。
背景技术：
：对废水中分散油和乳状油的处理，国外均作了大量研究。通常，油/水乳状液含0.1-10%的油。根据油滴分散在水相中组成、尺寸、物理性能和稳定性，油/水乳状液分成两种乳状液微乳状液和宏观乳状液。宏观乳状液是一种牛奶状不透明的物质，以及含直径0.2-10mm的油滴。微乳状液含微量油和相对于油含量较高的表面活性剂。微乳状液是透明的，油滴的尺寸非常小，尺寸约10-150nm。二氧化钛微孔陶瓷膜的孔径102-104nm、二氧化钛微孔陶瓷超滤膜的孔径Ι-lOOnm、二氧化钛微孔陶瓷反渗透膜的孔径<Inm和二氧化钛微孔陶瓷纳滤膜的孔径介于反渗透膜和超滤膜之间，它们可使油份浓缩，使水和低分子有机物透过，实现油水分离。因此二氧化钛微孔陶瓷膜分离方法已广泛应用于分散油和乳状油的分离，尤其是微滤(MF)和超滤(UF)，反渗透和纳滤应用于乳状油和溶解油的分离。二氧化钛微孔陶瓷膜法进行油水分离的特征是(1)不需加入其它试剂的物理分离；(2)不会产生含油污泥，浓缩油可回收或焚烧处理；(3)废水中油份浓度变化幅度大时，透过流量和水质基本不变；(4)一般膜法只需压力循环废水，设备费用和运转费用低，特别适合于油份浓度几干个PPm以下的废水处理；(5)油废水中混有易于凝固的油分粒子时，需对废水进行严格的预处理。因此，二氧化钛微孔陶瓷膜的选择就更为关键。一般来说，二氧化钛微孔陶瓷膜和膜操作条件的选择，目的是要达到高通量和高截留率。然而目前现有的一些二氧化钛微孔陶瓷膜存在的缺陷致使其无法达到这样的目的。
发明内容本发明的目的在于克服
背景技术：
的不足，提供一种结构简单合理，建造和运行成本低廉，节约能源消耗的微孔陶瓷膜材料及其制备方法。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案本发明提供一种由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料的制备方法，其具体步骤如下(1)以氧化铝粉、宜春高岭土、纳米TiO2、粘结剂、开孔剂为原料混合配料；(2)球磨、搅拌、筛选、除铁；(3)压干、挤压成型；(4)干燥；(5)气化窑炉烧结后自然冷却。其中，所述步骤(1)是将如下重量配比的原料氧化铝粉25-35份、宜春高岭土15-25份、纳米Ti0215-25份，添加适量粘结剂、开孔剂混合配料；优选添加粘结剂5_15份，开孔剂25-35份。更优选的原料重量配比为氧化铝粉30份、宜春高岭土20份、纳米Ti0220份，粘结剂10份、开孔剂30份。其中，所述氧化铝粉优选Al2O3纯度彡99.5%，细度<5μπι;所述纳米TiO2优选TiO2纯度彡99.0%，细度<5μπι;所述宜春高岭土优选Al2O3含量彡30.0%,SiO2含量彡55.0%。其中，所述粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)，所述开孔剂为煤粉。其中，所述步骤(2)是将配好比例的原料一起放入球磨机内搅拌2-4小时，经过机器振动筛选、除铁。其中，所述步骤(3)是进行球磨后用榨干机压干，经成型机器挤压成型。其中，所述步骤(4)是将成型坯体在常温下晒干或烘干7-9小时；优选8小时。其中，所述步骤(5)是气化窑炉烧结20-28小时，烧结温度1000-1400°C；所述烧结时间优选24小时，烧结温度优选1200°C。经本发明制备方法得到的由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料，其孔径范围在2nm-300nm。所述由纳米TiOjPAL2O3组成的微孔陶瓷膜制备成球型，直径在Φ0.5mm-Φ50mm；制备成过滤管型，直径在050mm-1000mm、高50mm_1500mm之间。进一步可将所述由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料用于油水分离的膜分离技术，例如用于废水处理。本发明制备的由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料具有光化学性质稳定、光催化效率高、氧化能力强、耐酸耐碱、耐高温、无毒等优点。在自洁、抗菌、环境治理等方面应用广泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化剂可迅速再生的特点，同时还可降解大气中的其它污染物。其适用在高压、高温、高粘度、高固体含量和苛刻PH条件下使用，以二氧化钛陶瓷作为支撑体而制作出的无机陶瓷膜管、板，用于油水分离的膜分离技术。双氧水生产过程中的工作液大量流失，使生产成本过高，经本发明制备的由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜处理后，工作液的截留率达98%以上，CODcr的去除率达90%以上，降低了后续生化处理的负荷，从而减少了后续处理的投资和运行费用，不但解决了达标排放，避免了二次污染，工作液循环使用，实现清洁生产，保护了周边的生态环境，减少了环境纠纷，并能回收其中高附加值的油，具有较好的经济效益和环境效益。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。实施例1氧化铝粉，从山东铝业股份有限公司购买，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，细度<5μm。宜春高岭土，购买于江西宜春高岭土矿，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。纳米TiO2，从天津市科密欧化学试剂开发中心购买(绿环牌)，成分二氧化钛99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘结剂羧甲基纤维素(CMC粘结剂)，从上海申光食用化学品有限公司购买，批号0902821；具体成分是羧甲基纤维素钠、精制棉、液碱、氯乙酸。开孔剂煤粉，从山西华鼎经贸有限公司购买，其主要成分为Si02、A1203、Fe203、CaO0将上述氧化铝粉30kg、宜春高岭土20kg、纳米TiO220kg、粘结剂10kg、开孔剂30kg混合配料，一起放入球磨机内搅拌3小时，经过机器振动筛选、除铁。球磨后榨干机压干，经成型机器挤压成型。成型坯体在常温下晒干或烘干8小时。气化窑炉烧结24小时，烧结温度1200°C后自然冷却。经上述制备的微孔陶瓷膜的物理性能如表1所示，制备成球型，直径在Φ0.5mm-C>50mmo表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例2氧化铝粉，从山东铝业股份有限公司购买，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，细度<5μm。宜春高岭土，购买于江西宜春高岭土矿，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。纳米TiO2，从天津市科密欧化学试剂开发中心购买(绿环牌)，成分二氧化钛99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘结剂羧甲基纤维素(CMC粘结剂)，从上海申光食用化学品有限公司购买，批号0902821；具体成分是羧甲基纤维素钠、精制棉、液碱、氯乙酸。开孔剂煤粉，从山西华鼎经贸有限公司购买，其主要成分为Si02、A1203、Fe2O3,CaO0将上述氧化铝粉25kg、宜春高岭土15kg、纳米TiO215kg、粘结剂5kg、幵孔剂25kg混合配料，一起放入球磨机内搅拌2小时，经过机器振动筛选、除铁。球磨后榨干机压干，经成型机器挤压成型。成型坯体在常温下晒干或烘干7小时。气化窑炉烧结20小时，烧结温度1000°C后自然冷却即得。制备成过滤管型，直径在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之间。实施例3氧化铝粉，从山东铝业股份有限公司购买，成分Al2O3≥99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3≤0.05%,CaO<0.HNa2O≤0.15%，细度<5μm。宜春高岭土，购买于江西宜春高岭土矿，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。纳米TiO2，从天津市科密欧化学试剂开发中心购买(绿环牌)，成分二氧化钛99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘结剂羧甲基纤维素(CMC粘结剂)，从上海申光食用化学品有限公司购买，批号0902821；具体成分是羧甲基纤维素钠、精制棉、液碱、氯乙酸。开孔剂煤粉，从山西华鼎经贸有限公司购买，其主要成分为Si02、A1203、Fe203、CaO0将上述氧化铝粉35kg、宜春高岭土25kg、纳米TiO225kg、粘结剂15kg、开孔剂35kg混合配料，一起放入球磨机内搅拌4小时，经过机器振动筛选、除铁。球磨后榨干机压干，经成型机器挤压成型。成型坯体在常温下晒干或烘干9小时。气化窑炉烧结28小时，烧结温度1400°C后自然冷却即得。制备成过滤管型，直径在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之间。权利要求一种由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料的制备方法，其具体步骤如下(1)以氧化铝粉、宜春高岭土、纳米TiO2、粘结剂、开孔剂为原料混合配料；(2)球磨、搅拌、筛选、除铁；(3)压干、挤压成型；(4)干燥；(5)气化窑炉烧结后自然冷却。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)是将如下重量配比的原料氧化铝粉25-35份、宜春高岭土15-25份、纳米Ti0215_25份，添加适量粘结剂、开孔剂混合配料；；优选添加粘结剂5-15份，开孔剂25-35份；更优选的原料重量配比为氧化铝粉30份、宜春高岭土20份、纳米Ti0220份，粘结剂10份、开孔剂30份。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述氧化铝粉优选Al2O3纯度彡99.5%，细度<5μπι;所述纳米TiO2优选TiO2纯度彡99.0%，细度<5μm；所述宜春高岭土优选Al2O3含量彡30.0%、SiO2含量彡55.0%。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述粘结剂为羧甲基纤维素(CMC)，所述开孔剂为煤粉。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)是将配好比例的原料一起放入球磨机内搅拌2-4小时，经过机器振动筛选、除铁。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)是进行球磨后用榨干机压干，经成型机器挤压成型。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(4)是将成型坯体在常温下晒干或烘干7-9小时；优选8小时。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(5)是气化窑炉烧结20-28小时，烧结温度1000-1400°C；所述烧结时间优选24小时，烧结温度优选1200°C。9.权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的由纳米Ti02*AL203组成的微孔陶瓷膜材料，其孔径范围在2nm-300nm，所述由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜制备成球型时，直径在Φ0.5mm-Φ50mm；制备成过滤管型时，直径在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之间。10.权利要求9所述的由纳米TiO2和AL2O3组成的微孔陶瓷膜材料用于油水分离的膜分离技术，例如用于废水处理。全文摘要本发明提供一种由纳米TiO2和Al2O3组成的微孔陶瓷膜材料及其制备方法，通过按比例混配原料，球磨、搅拌、筛选、除铁，压干、挤压成型，干燥以及气化窑炉烧结后自然冷却即得。本发明制备的微孔陶瓷膜具有光化学性质稳定、光催化效率高、氧化能力强、耐酸耐碱、耐高温、无毒等优点。在自洁、抗菌、环境治理等方面应用广泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化剂可迅速再生的特点，同时还可降解大气中的其它污染物。文档编号C02F101/32GK101823885SQ201010156800公开日2010年9月8日申请日期2010年4月23日优先权日2010年4月23日发明者胡萍德申请人:胡萍德