专利名称：利用工业废渣制备多孔滤膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及膜分离技术领域中的膜制备方法。提出一种利用工业废渣制备多孔滤膜的方法。
背景技术：
现有的多孔膜包括有机高分子膜和无机膜。无机膜由于具有良好的化学稳定性和耐高温性能得到迅速发展。无机膜主要包括金属膜、陶瓷膜和炭膜，其中陶瓷膜生产工艺一般采用陶瓷粉粘结成型，然后进行高温烧结得到。由于陶瓷粉硬度高，磨细成本很高，并且消耗大量的天然矿物资源，烧结温度高，能耗高。工业废渣是矿业、冶金和电力等行业产生的固体废弃物，我国堆存量已超过亿吨，由于利用率较低，堆存量每年还在增加，以其为原料，制备多孔滤膜，可大幅降低膜成本同时减少废渣堆存量。
发明内容
本发明的目的是提供一种以廉价的工业废渣为原料，采用简单的工艺，即将工业废渣中加入适量的水和添加剂，成型，成型物干燥后，置烧结炉中烧结，制造孔径分布窄，成本低的微滤膜的方法。
实现本发明的构思基于采用和陶瓷原料性质相似、来源丰富的工业废渣灰为原料，经成型、干燥、烧结形成多孔滤膜，原料成本大幅降低。
实施本发明的具体方法是首先将工业废渣进行磨细和分选或直接分选，得到不同粒径的原料，向分选后的工业废渣中加入水和添加剂0.01-30％，添加剂是粘结剂或塑化剂或润滑剂的一种或几种。粘结剂选自酚醛树脂类粘结剂、纤维素及其衍生物类粘结剂、淀粉和聚乙烯醇中的一种或几种；塑化剂使用甘油或聚乙二醇或聚乙烯醇；润滑剂使用乙二醇。加入添加剂后将原料搅拌均匀，采用浇注法、挤出法或等静压法成型，根据所采用的成型方法不同，加入不同量的水和添加剂，使之适合不同的成型工艺，然后进行成型、干燥，将干燥成型物置于烧结炉中烧结、冷却。烧结温度根据不同原料的烧结特性而不同，以0.1～30℃/min的升温速度升至烧结温度(500-1600℃)，恒温0-500分钟，然后自然冷却，得到对称膜(支撑体)，该对称膜可直接应用，也可用作非对称多孔滤膜的支撑体。
制备非对称多孔滤膜则以对称膜为支撑体，以粒度更小的工业废渣浆液为涂膜液进行涂覆、干燥和二次烧结，其中涂膜浆液中固体粉料含量10-80％，粘结剂用量0.1-30％，分散剂用量0.01-10％。将涂膜浆液搅拌均匀后利用喷涂法、浸涂法或刮涂法进行涂膜，然后进行自然干燥或烘干。干燥后进行烧结，烧结温度为500～1600℃，升温速度0.1～30℃/min，恒温时间0～500分钟，冷却后得到非对称多孔滤膜。
本发明以工业废渣为原料，通过简单的烧结法制得低成本的多孔滤膜。该发明投资小，是工业废渣高附加值利用的好方法，经济效益和环境效益显著。
下面介绍
具体实施例方式
实施例1采用经过分离得到的平均粒径10微米的粉煤灰微珠，加入适量的水和1％的甲基纤维素，搅拌捏和均匀，采用等静压法在直径2cm的模具中成型，成型压力6MPa，得到厚度2mm的对称膜素坯，室温干燥24小时或110摄氏度干燥1小时，然后置入马弗炉中，以每分钟3摄氏度的升温速度升至1100摄氏度，恒温1小时，自然冷却到室温，得到平均孔径2.0微米的多孔膜。
实施例2采用平均粒径2微米的粉煤灰微珠，工艺条件同实施例1，可得到平均孔径0.38微米的多孔膜。
实施例3以平均粒径为2微米的粉煤灰粒子制备浆液，浆液中含粉煤灰粒子40％，粘结剂甲基纤维素5％，分散剂聚丙烯酸钠盐0.02％，水54.95％，搅拌均匀后，以实施例1制备的多孔膜为支撑体，经浸涂法涂膜。自然干燥48小时，以和实施例1相同的烧结条件烧结，得到分离层平均孔径为0.4微米的非对称多孔滤膜。
权利要求
1.一种利用工业废渣制造多孔滤膜的方法，其由下述步骤组成a)在工业废渣中加入添加剂，匀化、成型；b)将成型物干燥；c)将干燥后的成型物置于烧结炉中烧结；和d)冷却。
2.根据权利要求1的方法，其中，工业废渣选自下述的一种或多种a)燃煤热电厂产生的、经过破碎或分选的燃煤飞灰或炉底渣。b)冶金高炉产生的、经过破碎或分选的高炉渣。c)经过破碎或分选的煤矸石。d)经过破碎或分选的高岭石尾矿。e)经过破碎或分选的钒土矿尾矿。
3.根据权利要求1的方法，其中，添加剂选自下述的一种或多种a)粘结剂选自酚醛树脂类粘结剂、纤维素及其衍生物类粘结剂、淀粉、聚乙烯醇；b)塑化剂甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇；c)润滑剂乙二醇；
4.根据权利要求1或3的方法，其中，总的添加剂用量是工业废渣重量的0.01～30％。
5.根据权利要求1的方法，其中，用等静压法、挤出法或浇铸法进行成型。
6.利用权利要求1的产品制备非对称多孔滤膜，其由下述步骤组成a)将权利要求1的产品用涂膜液进行涂覆；b)将涂覆后的产品干燥；c)将干燥后的产品置于烧结炉中进行烧结；和d)冷却。
7.根据权利要求6的方法，其中，涂膜液是利用权利要求2中的工业废渣添加添加剂配制的浆液。
8.根据权利要求6或7的方法，其中，添加剂选自下述的一种或多种a)粘结剂选自酚醛树脂类粘结剂、纤维素及其衍生物类粘结剂、淀粉、聚乙烯醇；b)分散剂选自聚羧酸盐、聚亚羧酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基聚乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚。
9.根据权利要求6或7或8的方法，其中，添加剂用量为粘结剂0.1-30％，分散剂0.01-10％。
10.根据权利要求6或7的方法，其中，涂覆方法是喷涂法、刮涂法或浸涂法。
11.根据权利要求1或6的方法，其中，干燥条件为自然干燥或加热烘干。
12.根据权利要求1或6的方法，其中，烧结条件为烧结温度600～1600℃，升温速率每分钟0.1～30℃，恒温时间0～500分钟。
13.根据权利要求1或6的方法，其中，冷却是自然冷却。
全文摘要
本发明提供了一种简单实用的低成本多孔滤膜的制备方法，即将工业废渣进行破碎或分选，加入添加剂匀化、成型，成型物干燥后在烧结炉中烧结，冷却后得到孔径分布窄，孔隙率高的对称多孔滤膜。此产品用于微滤分离或用作非对称多孔膜的支撑体。利用工业废渣添加添加剂配制的涂膜液在对称膜上涂覆，涂覆后进行干燥和烧结，制备非对称多孔滤膜。
文档编号B01D71/02GK1843595SQ20051006321
公开日2006年10月11日 申请日期2005年4月7日 优先权日2005年4月7日
发明者秦国彤, 魏微, 李大鹏 申请人:北京航空航天大学, 北京联合大学应用文理学院