硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保与水处理技术领域，具体涉及一种硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]膜生物反应器作为一种新型高效污水处理技术，已成为城镇污水、工业废水乃至高难度废水处理中不可或缺的处理技术。膜生物反应器中最核心的组件就是分离膜，目前分离膜按照材质大体分为中空纤维膜、有机平板膜和陶瓷平板膜几种，中空纤维膜和有机平板膜存在的滤膜机械强度差、容易出现断丝，组件污堵频繁，不耐氧化、不耐酸碱清洗，使用寿命短，且发生膜片损坏后必须更换，再生、运行费用高等问题，陶瓷平板膜具有强度高，使用寿命长，耐氧化无污染，易清洗，安装方便、过滤阻力小，性能好等特点，近年来，在国内外日益受到重视。
[0003]目前陶瓷平板膜主要是以氧化铝、氢氧化铝为主要材料，制作成本高，仅具有分离功能，且实用新型专利CN 204724031 U和发明专利CN 104828929 A中，陶瓷平板膜的外观设计将平板的四个边角设计为直角，在使用过程中容易发生磕碰导致破碎损坏，强度不高。
[0004]食品级硅藻土质材料，具有无毒副作用、过滤及吸附性能，价格低廉等优点，沸石具有和硅藻土一样的疏松、多孔的结构，可用来处理废气、废水，从废水废液中脱除或回收金属离子，脱除废水中放射性污染物。可去除水中氨氮95%，净化水质。纳米二氧化钛由于价廉、无毒、光催化活性强，可广泛用于水处理行业做杀菌、光催化分解有机物。
【发明内容】
[0005]本发明为克服上述现有技术的不足，提出一种以价格低廉无毒的食品级硅藻土为原料，复合沸石、氧化钛等材料得到的高通量、环保型、烧结温度低的平板陶瓷膜。
[0006]本发明提供了一种硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜，包括陶瓷平板支撑体以及包覆在陶瓷平板支撑体外表面的分离层膜，所述陶瓷平板支撑体内设有出水孔；所述陶瓷平板支撑体整体为平板，且所述平板的各棱角均为圆角设计。
[0007]本发明还提供了上述所述硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜的制备方法，包括下述步骤:
(1)陶瓷平板膜支撑体制备
将粒径不大于100目的硅藻土与淀粉、粘结剂、0.5-1微米的氧化铝、沸石在混料机中混合成粉料；将固含量为20-30%的纳米二氧化硅溶胶、固含量为20-30%的纳米二氧化钛分散液、水、桐油、增塑剂搅拌混合均匀，并在陶瓷捏合机中，以喷雾方式加入到混合好的粉料中，捏合练泥，挤压成型，再于1000-1300°C下烧结2-6h制得1_10微米的陶瓷平板膜支撑体；
(2)分离平板陶瓷膜制备向固含量10-20%的0.2-1微米的球形氧化铝悬浮液中，加入陶瓷消泡剂，分散剂，球磨搅拌2-4小时，加入固含量为20-30%的纳米氧化钛分散液和固含量为20-30%的纳米氧化硅溶胶，继续球磨搅拌5-12小时后，浆料脱气处理，将陶瓷平板膜支撑体一端封闭后，多次浸浆涂膜，得到外表膜层均匀的陶瓷平板膜，晾干后入炉烧结850-1050°C，得到平均粒径
0.05-1微米分离层的平板陶瓷膜。
[0008]上述所述硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜的制备方法中，步骤(1)所述硅藻土加水搅拌，稍微静置后除去上层悬浮液，将下层粉体板框压滤后干燥。
[0009]上述所述硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜的制备方法中，步骤(1)中各原料重量组成为:以硅藻土为100%计，沸石1-20%、0.5-1微米的氧化铝0.5-5%、淀粉5_12%、粘结剂2-10%、固含量为20-30%的纳米二氧化钛分散液2.5-15%、固含量为20-30%的纳米二氧化硅溶胶5-25%、水5-12%、桐油1_6%、增塑剂2-10%;所述粘结剂为CMC (羧甲基纤维素)、MC (甲基纤维素)、PVA (聚乙烯醇)、HPMC (羟丙基甲基纤维素)中的一种或多种，所述增塑剂为甘油、PEG (聚乙二醇)中的一种或两种。
[0010]上述所述硅藻土基低成本、生态环保型平板陶瓷膜的制备方法中，步骤(2)中各原料重量组成为:以球形氧化铝悬浮液为100%计，陶瓷消泡剂0.01-0.02%、分散剂0.1-10%、固含量为20-30%的纳米氧化钛分散液0.5-2%、固含量为20-30%的纳米氧化硅溶胶1_5% ;所述分散剂为PEG (聚乙二醇)、PAA (聚丙烯酸)、PVA (聚乙烯醇)、CMC (羧甲基纤维素)的一种或几种，所述陶瓷消泡剂为聚醚消泡剂，如可选用购自东莞市德丰消泡剂有限公司的DF-804。
[0011]本发明有益效果在于:
1.本发明采用的原料均为价格低廉、无毒害，成本低，为生态环保型滤膜，使用报废后易分解，不会给环境造成二次污染；
2.本发明的陶瓷平板膜采用食品级硅藻土、沸石、纳米氧化钛复合材料，除具有一般分离膜的过滤分离功能外，还有吸附、杀菌、催化氧化等其他功能等功能；该三种材料复合制备成的硅藻土基陶瓷平板膜具有很好的工业前景，可广泛的应用于生活饮用水的净化处理、城市自来水的二次净化、城镇自来水处理及北方水窖和深井水处理。也可用于室内气体净化。
[0012]3.本发明采用纳米氧化钛、氧化硅溶胶为添加剂，可增加平板膜的强度和降低烧结温度，分离膜层过滤孔径精度可根据应用体系需要有效控制；
4.本发明陶瓷平板膜的外形设计为两侧半圆形，圆弧型设计比直角边外形减少了使用过程中磕碰造成的尖角损坏，便于膜组件的密封和清洗；中心孔圆形出水孔，又增强了外壁的支撑强度。
[0013]5.由于原材料均为多孔结构，具有过滤阻力小、孔隙率高，膜通量大，再生容易、不易阻塞的特点。
[0014]6.本发明环保型的陶瓷平板膜运用范围广，可用于水处理和气处理，特别是室内家装的有害气体处理净化和室外环境气体PM2.5的治理。
[0015]
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图中:1、分离膜层；2、出水孔；3、支撑体。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]下述实施例是对于本
【发明内容】
的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
[0020]实施例1
(1)陶瓷平板膜支撑体制备
取500目的食品级硅藻土过100目筛和去除水力沉降上层后干燥得到的粉体50Kg，加入CMC3Kg、淀粉3Kg，沸石2.5Kg，D50为0.5微米的氧化铝微粉lKg，在双锥形混料机中混料30min，取热水3.2Kg加入PEGlKg桐油3Kg，搅拌分散均匀后加入固含量为30%的纳米二氧化钛分散液7.28Kg和固含量为30%的纳米二氧化硅溶胶3.35Kg，搅拌4h后以喷雾形式加入到捏合机中混好的粉料中，捏合后练泥、挤压成型，干燥