碟式陶瓷膜及其布料方法与流程

1.本发明属于陶瓷膜技术领域，具体涉及碟式陶瓷膜及其布料方法。


背景技术：

2.陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。管式陶瓷膜管壁密布微孔，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，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根据在一定的膜孔径范围内，渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶和微生物等大分子物质通过。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，已经成功应用于食品、饮料、植(药)物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。碟式陶瓷膜具有飞碟式的外部形状,内部含有螺旋形的渗透通道,具有分离功能的膜层在碟式陶瓷膜的外表面。
3.现有的碟式陶瓷膜一般采用先制作支撑体，再在支撑体的上下面涂覆上过滤膜，这种工艺复杂，且在制备过程中先压制原料制成支撑体，还需要在支撑体上设置集水通道，在涂覆上过滤膜时需要再次进行压制，在陶瓷膜制备过程中需要进行多次压制，在压制过程中会使陶瓷膜变形，需要进行多次整形，生产效率较低，且多次整形会使位置发生改变，影响到陶瓷膜的过滤效果。


技术实现要素：

4.本方案提供一种生产效率高的碟式陶瓷膜及其布料方法。
5.为了达到上述目的，本方案提供一种碟式陶瓷膜布料方法，具体包括以下步骤：步骤一：选取已将陶瓷膜支撑体原料铺设在模具上形成第一支撑层的中间品；步骤二：将疏松体铺设在第一支撑层上，并使得疏松体与第一支撑层之间形成存在相互吸引作用力的结构，疏松体包括可燃物；步骤三：将陶瓷膜支撑体原料铺设在第一支撑层和疏松体上,形成第二支撑层；步骤四：进行干压，然后进行烘干煅烧，形成陶瓷膜支撑体成品。
6.进一步，所述陶瓷膜支撑体原料为浆液状或者干粉状。可以使用多种形态原料进行制作陶瓷膜。
7.进一步，所述陶瓷膜支撑体的布料装置在进行布料时会加载与干粉状陶瓷膜支撑体原料电性相同的电荷。通过同性电荷相斥使原料更好的分布在模具上，同时可以减少原料脱离模具四处分散。
8.进一步，步骤一中先在模具上铺设第一支撑层的底层并进行干压。现在模具上形
成第一支撑层的底层，进行干压可以减少一次成型制作时第一支撑层中时的气体，通过这种方式在控制第一支撑层的孔隙尺寸时更加容易。
9.进一步，所述疏松体依靠重力加速度或者风力嵌入至第一支撑层表面或疏松体与第一支撑层之间携带电性相反电荷。
10.进一步，所述步骤三中疏松体为抛物线形、直线形、折线形、斑点状、蜂窝状或者不规则形状。根据具体需求选择具体的形状的疏松体，方便形成不同形状的集水通道。
11.进一步，所述疏松体的整面布料直径小于第一支撑层直径和第二支撑层直径。
12.进一步，所述第二支撑层在铺设时的流速对疏松体的冲击力小于疏松体与第一支撑层相互吸引作用力。
13.进一步，所述步骤四中将陶瓷膜支撑体半成品在60~200℃条件下干燥80~300min后，在1250~1750℃条件下进行煅烧。
14.为了达到上述目的，本方案提供一种碟式陶瓷膜，碟式陶瓷膜由上述的一种碟式陶瓷膜布料方法制作而成。
15.本发明采用支撑体一体化的布料方式，减少陶瓷膜形变，使陶瓷膜的过滤效果更好；采用支撑体一体化使陶瓷膜整体结构更加牢固，增加陶瓷膜的使用寿命；采用一次疏松体布料在支撑体上形成集水通道，减少布料工序，从而提高布料的精准度，提高陶瓷膜的质量。
附图说明
16.图1为本发明实施例1的结构示意图。
17.图2为本发明实施例1支撑体的结构示意图。
18.图3为本发明实施例1碟式陶瓷膜的实物图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：说明书附图中的附图标记包括：顶膜1、底膜2、集水通孔3、支撑体4、集水通道5。
20.实施例1：一种碟式陶瓷膜，如附图1、附图2和附图3所示，具体包括：支撑体4和分离过滤层，所述分离过滤层包括顶膜1和底膜2，顶膜1和底膜2分别位于支撑体4的上下面。支撑体4、顶膜1与底膜2一体化设置；所述支撑体4为飞碟状，支撑体4中心处设有集水通孔3。支撑体4外周端封闭；所述支撑体4内设有集水通道5，集水通道5用于排出过滤后的溶液，集水通道5与集水通孔3连通。
21.将溶液从分离过滤层的顶膜1渗入，在顶膜1或者底膜2作用下，污染物被留在顶膜1或者底膜2上，过滤后的溶液进入到集水通道5中，最终进入到集水通孔3中。采用支撑体4一体化干压成型技术，碟式陶瓷膜支撑体4整体结构更加牢固，增加陶瓷膜的使用寿命；一体化减少陶瓷膜形变，烧成速度快，使陶瓷膜的过滤效果更好、成本更低。
22.本方案还提供了上述碟式陶瓷膜的布料方法，具体包括以下步骤：步骤一：将陶瓷膜支撑体4原料布在模具内，形成第一支撑层，第一支撑层压实后厚度一般控制0.3～4mm；陶瓷膜支撑体4原料为浆液状或者干粉状。可以使用多种形态原料
进行制作陶瓷膜。使用浆液状原料前需要先将原料进行真空脱泡处理45min,去除多余气泡。陶瓷膜支撑体4原料具体采用陶瓷粉料制作，陶瓷粉料的平均直径为0.1～1μm。陶瓷粉料为氧化铝、氧化钛、堇青石、氧化锆或者铝矾土等物质。陶瓷膜支撑体4的布料装置在进行布料时会加载与干粉状陶瓷膜支撑体4原料电性相同的电荷。通过同性电荷相斥使原料更好的分布在模具上，同时可以减少原料脱离模具四处分散。具体可以采用电容板和电极板使干粉状陶瓷膜支撑体4原料带上电荷，还可以采用离子风机使干粉状陶瓷膜支撑体4原料带上电荷，采用离子风机时的离子风机的温度为15~42℃，温度越高分子扩散越快，在此温度下可以使干粉状陶瓷膜支撑体4原料充分带上电荷。
23.在铺设第一支撑层时，先在模具上铺设第一支撑层的底层并进行干压。现在模具上形成第一支撑层的底层，进行干压可以减少一次成型制作时第一支撑层中时的气体，通过这种方式在控制第一支撑层的孔隙尺寸时更加容易。具体在20~200mpa的压力进行压制20~30min，同时可以同时对多个模具内的干粉状陶瓷膜支撑体4原料进行干压，加快陶瓷膜的制备效率。
24.步骤二：将疏松体铺设在第一支撑层上，疏松体包括可燃物；疏松体的高度为0.1～4mm。根据所设计的碟式膜内部构造，布上可燃烧物料或者为可燃物料与支撑体4原料的混合物，形状可为直线、折线、抛物线、斑点状、六边形、蜂窝状、不规则线状等等，该部分烧成后形成碟式膜的水流通道，该流道层压实后厚度一般控制在0.1～4mm；可燃物布料采用一次全部布料或者依次进行布料的方式，采用一次全部布料可以增加布料效率，减少陶瓷膜的制造时间，采用依次布料的方式使每个部分的可燃物布料更准确，方便布料形成所需的集水通道5。
25.可燃物具体为碳料或者淀粉，淀粉和碳料方便进行灼烧形成集水通道5。疏松体与第一支撑层之间形成存在相互吸引作用力的结构，疏松体依靠重力加速度或者风力嵌入至第一支撑层表面或疏松体与第一支撑层之间携带电性相反电荷，所述第二支撑层在铺设时的流速对疏松体的冲击力小于疏松体与第一支撑层相互吸引作用力。可以防止在进行第二支撑层布料时，使疏松体位置移动，影响集水通道5的形成。
26.步骤三：将陶瓷膜支撑体4原料铺设在第一支撑层和疏松体上,形成第二支撑层，第二支撑层压实后，压实后厚度控制在0.3~4mm，第二支撑层厚度和第一支撑层厚度相同或者相接近；第一支撑层厚度大于第二支撑层厚度，第一支撑层厚度与第二支撑层厚度的厚度差值范围为0mm~0.2mm。疏松体的整面布料直径小于第一支撑层直径和第二支撑层直径。
27.步骤四：进行干压和脱模，然后进行烘干煅烧，形成陶瓷膜支撑体4成品；从第二支撑层向第一支撑层方向干压。具体采用压机进行干压，压机是压力机、液压机、油压机的简称，压机指用于工业制品通过压力成型的一种成型机械，一般采用液压油缸，因此也叫油压机。干压的压力为20～200mpa。这种压力下陶瓷膜的坯体强度较好、致密性高，更容易烧成。本步骤中将陶瓷膜支撑体4半成品在60~200℃条件下干燥80~300min后，在1250~1750℃条件下进行煅烧。
28.陶瓷膜的集水通孔3在布料阶段进行布料，具体和集水通道5制作的形式一样，采用布料干压，最后煅烧的方式形成集水通孔3。也可以在陶瓷膜煅烧成型后进行打孔，形成集水通孔3。
29.本发明采用支撑体4一体化的布料方式，减少陶瓷膜形变，使陶瓷膜的过滤效果更
好；采用支撑体4一体化使陶瓷膜整体结构更加牢固，增加陶瓷膜的使用寿命；采用一次疏松体布料在支撑体4上形成集水通道5，减少布料工序，从而提高布料的精准度，提高陶瓷膜的质量。
30.实施例2：本实施例与实施例1不同之处在于步骤四中，首先将陶瓷膜半成品在1250℃~1300℃条件下进行煅烧1~2h，同时进行超声波分散；再进行30min的加热使煅烧的温度升高到1300~1750℃进行煅烧成型。
31.在1250~1300℃条件下时，可燃物会燃烧，消耗第一支撑层和第二支撑形成的空间内的氧气，并且第一支撑层和第二支撑层形成的空间与外界空气流通的通道较小，第一支撑层和第二支撑层形成的空间内部的氧气会比较少，在1250~1300℃条件下时，可燃物燃烧主要生成co气体，生成的co气体会通过第一支撑层和第二支撑层逃逸到外界高温下形成co2，在co气体作用下可以提高支撑体4的孔隙率、膜通量和过滤效率，使陶瓷膜的分离性能更好，尤其在医疗废水和重金属过程中，能使细菌和重金属吸附在支撑体4孔隙结构中。在此过程中进行超声波分散使可燃物与氧气充分接触，形成更多的co气体，从而提高提高支撑体4的孔隙率、膜通量和过滤效率，方便提高顶膜1和底膜2的污水过滤效率。
32.温度升高需要一段时间，通过30min时间使温度稳定，使煅烧的温度升高到1300~1750℃，在此温度下停止超声波分散，防止可燃物分散，影响到集水通道5的形成，在此阶段第一支撑层和第二支撑层形成的空间内氧气含量极少，接近无氧环境，此时可燃物中的c物质会与氧化钛与氧化锆发生反应，从而会在支撑体4孔隙结构的表面生成一层碳化钛和碳化锆，增加支撑体4孔隙结构的刚度。
33.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。