碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法与流程

本发明涉及一种碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法。

背景技术：

无机陶瓷膜作为一种高性能的分离膜材料，它具有高分子有机膜所无法比拟的优势，如机械强度高、过滤精度高、化学稳定性好、循环稳定性强，使用寿命长、易于反复冲洗等，因此在市政污水处理、化工、食品、垃圾渗滤液等多个过滤、分离领域具有广泛的应用前景。目前产业化的陶瓷膜材料产品主要由平板陶瓷膜、管式陶瓷膜、多通道陶瓷膜。在mbr(membranebio-reactor，膜生物反应器)水处理技术中常采用平板陶瓷膜作为滤芯元件，由膜片组成的膜块组件固定在长方形膜架中，不能移动。在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留，从而实现分离目的。在工作过程中，被截留的大分子组份容易附着在膜孔或膜壁上，并不断累积在膜表面形成滤饼层，导致膜表面污染、膜通量下降，因此需要重复对膜表面进行反冲洗，才能恢复膜片的产水通量达到正常运行目的，这极大地降低了膜组件的工作效率和膜材料的使用寿命。

技术实现要素：

本发明提供了一种碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法，采用如下的技术方案：

一种碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法，碟盘式平板陶瓷过滤膜包含支撑体和分离过滤层，支撑体由两块阶梯型结构拼接而成，支撑体为圆形且中心设有集水通孔，支撑体内分布有集水腔道，集水腔道沿支撑体外周一端封闭且另一端连通至集水通孔以用于排出过滤后的溶液；

碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法包含以下步骤：

(1)将氧化铝陶瓷颗粒、分散剂、第一粘接剂和水以一定质量比混合均匀，得到混合陶瓷浆料；

(2)将步骤(1)得到的陶瓷浆料进行真空脱泡处理；

(3)将步骤(2)处理后的陶瓷浆料注入到成型模具中压制成型，得到阶梯型结构胚体；

(4)将步骤(3)得到的两个阶梯型结构胚体拼接成一体，用陶瓷细粉、第二粘接剂和水以一定质量比配制成浓浆料，将浓浆料喷涂在两块阶梯型结构坯体的结合处得到完整的支撑体坯体；

(5)将步骤(4)制得的支撑体坯体晾干后再进行高温烘干，将烘干后的支撑体坯体放入窑炉中烧结得到支撑体；

(6)在经步骤(5)得到的支撑体上涂上分离过滤层，最终得到碟盘式平板陶瓷过滤膜。

进一步地，在步骤(1)中，氧化铝陶瓷粉料、分散剂、第一粘接剂和水的质量比例为(75-95)：(2-10)：(2-10)：(60:130)。

进一步地，在步骤(1)中，氧化铝陶瓷颗粒的平均粒径为0.5-100μm。

进一步地，在步骤(1)中，分散剂为柠檬酸钠、柠檬酸铵、三乙醇胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种。

进一步地，在步骤(1)中，第一粘接剂为羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。

进一步地，支撑体还包括支撑骨架；

支撑骨架的宽度为1-4mm，且厚度为2-6mm。

进一步地，步骤(2)进一步为：

将步骤(1)得到的陶瓷浆料进行真空脱泡处理30-60min。

进一步地，在步骤(4)中，陶瓷细粉、高岭土、第二粘接剂和水的质量比例为(80-100)：(2-10)：(2-10)：(60:110)，陶瓷细粉粒径为0.5-20μm，第二粘接剂为羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。

进一步地，步骤(5)进一步为：

将步骤(4)制得的支撑体坯体置于室温通风环境下24-48h晾干后放置在40-80℃烘箱中进一步烘干12-48h，然后将烘干后的的支撑体坯体放入1100-1500℃环境温度下的窑炉中烧结1-5h，得到支撑体。

进一步地，集水腔道沿支撑体的径向分布。

进一步地，集水腔道还还设有分支部，分支部贯穿集水腔道，且分支部间隔设置且位于半径不同的同心圆上，同心圆的圆心与支撑体的圆心重合。

本发明的有益之处在于提供的碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法将支撑体通过两块相同的阶梯型结构粘接组合而成，因此，制备支撑体只需开一副成型模具，减少开模成本。

本发明的有益之处还在于提供的碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法制得的碟盘式平板陶瓷过滤膜内的支撑骨架分布均匀，产水率高，能耗小，同时此碟盘式平板陶瓷膜采用动态错流过滤，使得膜片抗污染性强，反冲洗频次少，使用寿命长。

本发明的有益之处还在于提供的碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法制得的陶瓷膜集水腔道多，支撑骨架分布均匀，产水率高，能耗小，同时此碟盘式平板陶瓷膜采用动态错流过滤，使得膜片抗污染性强，反冲洗频次少，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明第一实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的示意图；

图2是本发明第一实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的阶梯型结构的示意图；

图3是本发明第二实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的示意图；

图4是本发明第二实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的阶梯型结构的示意图；

图5是本发明第三实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的示意图；

图6是本发明第三实施例的碟盘式平板陶瓷过滤膜的阶梯型结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明公开一种碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法，用于制造碟盘式平板陶瓷过滤膜。该碟盘式平板陶瓷过滤膜包含支撑体和分离过滤层，支撑体由两块阶梯型结构拼接而成，支撑体为圆形且中心设有集水通孔，支撑体内分布有集水腔道，集水腔道沿支撑体外周一端封闭且另一端连通至集水通孔以用于排出过滤后的溶液。

碟盘式平板陶瓷过滤膜的制备方法包含以下步骤：

(1)将氧化铝陶瓷颗粒、分散剂、第一粘接剂和水以一定质量比混合均匀，得到混合陶瓷浆料。

具体而言，氧化铝陶瓷粉料、分散剂、第一粘接剂和水的质量比例为(75-95)：(2-10)：(2-10)：(60:130)。氧化铝陶瓷颗粒的平均粒径为0.5-100μm，分散剂为柠檬酸钠、柠檬酸铵、三乙醇胺和聚乙烯亚胺中的一种或几种。第一粘接剂为羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。

(2)将步骤(1)得到的陶瓷浆料进行真空脱泡处理。

具体而言，将步骤(1)得到的陶瓷浆料进行真空脱泡处理30-60min。

(3)将步骤(2)处理后的陶瓷浆料注入到成型模具中压制成型，得到阶梯型结构胚体。

(4)将步骤(3)得到的两个阶梯型结构胚体拼接成一体，用陶瓷细粉、第二粘接剂和水以一定质量比配制成浓浆料，将浓浆料喷涂在两块阶梯型结构坯体的结合处得到完整的支撑体坯体。

具体而言，陶瓷细粉、高岭土、第二粘接剂和水的质量比例为(80-100)：(2-10)：(2-10)：(60:110)，陶瓷细粉粒径为0.5-20μm，第二粘接剂为羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或几种。

(5)将步骤(4)制得的支撑体坯体晾干后再进行高温烘干，将烘干后的支撑体坯体放入窑炉中烧结得到支撑体。

具体而言，将支撑体坯体置于室温通风环境下24-48h晾干后放置在40-80℃烘箱中进一步烘干12-48h，然后将烘干后的的支撑体坯体放入1100-1500℃环境温度下的窑炉中烧结1-5h，得到支撑体。

具体而言，支撑体还包括支撑骨架。支撑骨架的宽度为1-4mm，且厚度为2-6mm。

(6)在经步骤(5)得到的支撑体上涂上分离过滤层，最终得到碟盘式平板陶瓷过滤膜。

通过本方法制备碟盘式平板陶瓷过滤膜，碟盘式平板陶瓷过滤膜是采用两块相同的阶梯型结构粘接组合而成，因此，制备支撑体只需开一副成型模具，减少开模成本，且碟盘式平板陶瓷过滤膜内的支撑骨架分布均匀，膜面各个部位在使用过程中受力均一，不会因应力集中，引起膜面破坏。

具体实施例1：

碟盘式平板陶瓷过滤膜100制造步骤如下：

(1)将40μm的氧化铝陶瓷颗粒、柠檬酸钠、羟甲基纤维素和水以质量比80:7：8:70混合，并用高速混料机充分混合均匀，得到混合陶瓷浆料。

(2)将步骤(1)得到的陶瓷浆料进行真空脱泡处理45min，去除多余气泡。

(3)将步骤(2)处理后的陶瓷浆料注入到成型模具中压制成型，得到阶梯型结构胚体，其中，成型模具设置支撑骨架宽度为2mm，厚度为4mm。

(4)将步骤(3)得到的两个阶梯型结构胚体拼接成一体，将10μm的陶瓷细粉、高岭土、羟丙基纤维素和水以质量比90:8：8：60混合配制成浓浆料，将浓浆料喷涂在两块阶梯型结构坯体的结合处得到完整的支撑体坯体。

(5)将步骤(4)制得的支撑体坯体置于室温通风环境下36h，晾干后放置在60℃烘箱中进一步烘干24h，然后将烘干后的的支撑体坯体放入1250℃环境温度下的窑炉中烧结3h，得到支撑体。其中，如图1所示，在本实施例中，通过设计模具的结构，使支撑体内的集水腔道沿径向排布。

(6)在经步骤(5)得到的支撑体上涂上分离过滤层，最终得到碟盘式平板陶瓷过滤膜。

如图1和图2所示，该碟盘式平板陶瓷过滤膜100包含支撑体10和分离过滤层(未示出)，支撑体10由两块阶梯型结构11拼接而成，支撑体10为圆形且中心设有集水通孔12，支撑体10内分布有集水腔道13和支撑骨架14，集水腔道13沿支撑体10外周一端封闭且另一端连通至集水通孔12以用于排出过滤后的溶液。

具体实施例2：

如图3和图4所示，在本实施例中，碟盘式平板陶瓷过滤膜200的制造步骤与具体实施1基本相同，不同点在于，模具的具体结构不同。该碟盘式平板陶瓷过滤膜200包含支撑体20和分离过滤层(未示出)，支撑体20由两块阶梯型结构21拼接而成，支撑体20为圆形且中心设有集水通孔22，支撑体20内分布有集水腔道23和支撑骨架24集水腔道23沿支撑体20外周一端封闭且另一端连通至集水通孔22以用于排出过滤后的溶液。本实施中，模具的结构设计成使支撑体20内的集水腔道23沿径向排布，集水腔道23还设有分支部24，分支部贯穿集水腔道23，且分支部24间隔设置且位于半径不同的同心圆上，同心圆的圆心与支撑体的圆心重合，形成“王”字形结构。

具体实施例3：

如图5和图6所示，在本实施例中，碟盘式平板陶瓷过滤膜300的制造步骤与具体实施1基本相同，不同点在于，模具的具体结构不同。该碟盘式平板陶瓷过滤膜300包含支撑体30和分离过滤层(未示出)，支撑体30由两块阶梯型结构31拼接而成，支撑体30为圆形且中心设有集水通孔32，支撑体30内分布有集水腔道33和支撑骨架34，集水腔道33沿支撑体30外周一端封闭且另一端连通至集水通孔32以用于排出过滤后的溶液。本实施中，支撑体30内的集水腔道33为相互连通排布式，具体形式为：将支撑体30的支撑骨架34设置为“十”字形，且间隔设置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。