本发明涉及陶瓷膜支撑体制备技术领域，具体涉及一种多孔陶瓷膜支撑体及其制备方法。
背景技术：
多孔陶瓷膜过滤除尘器具有耐高温、耐腐蚀、耐清洗、机械强度大、结构稳定不变形、寿命长等突出优点，因而被认为是热粒子过滤材料的最佳选择。与旋风除尘以及静电除尘等气固分离除尘器相比，多孔陶瓷膜除尘器的除尘效率高，一般超过99.9％，其过滤性能，尤其针对pm2.5细微粒子的过滤是其它除尘、收尘设备无法比拟的。此外，多孔陶瓷过滤膜不会产生二次污染，是各种高温废气处理最适宜和最有前途的方法之一。
支撑体是多孔陶瓷过滤膜制备与应用的基础，其性能的优劣直接影响着陶瓷膜性能的好坏。目前，国内制备的陶瓷膜支撑体的性价比偏低，或价格昂贵或质量较差，尚不能规模化应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种多孔陶瓷膜支撑体以及制备方法，以解决现有陶瓷膜支撑体生产成本较高、品质较差的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种多孔陶瓷膜支撑体的制备方法，包括：
(1)采用逐层包覆混料方式将莫来石颗粒、cmc溶液、助烧结剂和造孔剂混合；
(2)将刚混好的混合料置于温度为25-35℃、湿度为40-70％的条件下进行预干燥处理20-30min；
(3)采用半干压成型法将预干燥处理后的混合料成型为坯体；
(4)将坯体在温度为25-35℃、湿度为40-70％的条件下进行干燥处理；
(5)将干燥处理后的坯体在温度为1300-1320℃、保温时间为2-3h的条件下烧结。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)中，cmc溶液的浓度为0.18-0.22wt％，cmc溶液的加量占莫来石颗粒质量的7.5-8.5％；助烧结剂的加量占莫来石颗粒质量的7.5-8.5％；造孔剂的加量占莫来石颗粒质量的4.5-5.5％。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，配制cmc溶液包括：将羧甲基纤维素钠和去离子水混合后在室温下搅拌10-11h。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，配制助烧结剂包括：将按重量份计的硅微粉3-5份、钾长石粉2-4份和水洗高岭土2-4份在球磨罐中干混5.5-6.5h。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，造孔剂为木炭粉。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，混料转速为95-105r/min。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(3)中，半干压成型法的成型压力为42-48mpa。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)还包括：在混合之前，将莫来石颗粒进行整形和筛分处理。
上述的制备方法制得的多孔陶瓷膜支撑体。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用逐层包覆混料方式将莫来石颗粒、cmc溶液、助烧结剂和造孔剂进行混合，使得助烧结剂和造孔剂依次包覆在莫来石颗粒表面，这种包覆层结构让外层大颗粒的造孔剂对内层小颗粒的助烧结剂具有保护作用，能够减少助烧结剂的脱落，提高后续烧结品质。
本发明在对坯体成型之前，在温度为25-35℃、湿度为40-70％的条件下进行预干燥处理，一方面能够在一定程度上先蒸发掉混合料中过多的水分，而且由于干燥温度较低，与室温相差不大，能够避免因温度变化太快而导致的混合料结块或者干燥不均匀的问题出现，并且由于该干燥环境保证了一定湿度，也不会因为湿度的骤变使混合料壳体表面出现较多裂纹而影响后续烧结品质；另一方面，经过预干燥处理后的混合料更有利于半干压成型，无需在成型时额外加水成型，提高工作效率。
本发明在成型后对坯体再次进行干燥处理，一方面是使坯体具有一定的强度，避免在转移过程中对坯体造成损坏，降低产品报废率，另一方面将坯料中大部分水分去除，为后续烧结反应做准备，提高坯料在烧结过程中的反应效率。
本发明的“预干燥+半干压成型法+干燥”的干燥成型方式与传统的“干压成型+多次干燥”的干燥成型方式相比，其干燥温度较低，能耗少，而且在成型方面，本发明的半干压成型法可以直接将预干燥处理后的混合料进行干燥，不需要加水，相较于将现有技术中直接将混和泥料干燥成型所消耗的能量要少得多，因此，极大地节约了生产成本，而且本发明采用价格低廉、易得的莫来石颗粒作为支撑体主要原料，降低了原料成本。
本发明的整个制备过程简单、原料成本低，并且所制备的支撑体其常温耐压强度、渗透性、收缩性和耐强碱腐蚀形都得到明显改善。
附图说明
图1为本发明实施例3制得的支撑体的表面照片图；
图2为本发明实施例3制得的支撑体的断面照片图；
图3为本发明实施例3的断面的sem微观结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明下列实施例采用的原料及化学试剂见表1和表2。
表1试样用原料
表2化学试剂
实施例1：
本实施例的多孔陶瓷膜支撑体的制备方法，包括：
(1)将莫来石颗粒进行整形和筛分处理，采用逐层包覆混料方式将莫来石颗粒、cmc溶液、助烧结剂和木炭粉混合；其中，cmc溶液的浓度为0.18wt％，cmc溶液的加量占莫来石颗粒质量的7.5％；助烧结剂的加量占莫来石颗粒质量的7.5％；木炭粉的加量占莫来石颗粒质量的4.5％；混料转速为95r/min。
配制上述cmc溶液包括：将一定量的羧甲基纤维素钠和去离子水混合后在室温下搅拌10.5h，配成浓度为0.18wt％。
配制助烧结剂包括：将按重量份计的硅微粉3份、钾长石粉2份和水洗高岭土2份在球磨罐中干混5.5h。
(2)将刚混好的混合料置于温度为25℃、湿度为40％的条件下进行预干燥处理20min。
(3)采用半干压成型法将预干燥处理后的混合料在压力为42mpa的条件下成型为坯体；成型出尺寸为φ30×10mm和φ20×20mm的两种坯体。
(4)将坯体在温度为25℃、湿度为40％的条件下进行干燥处理24h。
(5)将干燥处理后的坯体在温度为1300℃、保温时间为3h的条件下烧结。
实施例2：
本实施例的多孔陶瓷膜支撑体的制备方法，包括：
(1)将莫来石颗粒进行整形和筛分处理，采用逐层包覆混料方式将莫来石颗粒、cmc溶液、助烧结剂和木炭粉混合；其中，cmc溶液的浓度为0.22wt％，cmc溶液的加量占莫来石颗粒质量的8.5％；助烧结剂的加量占莫来石颗粒质量的8.5％；木炭粉的加量占莫来石颗粒质量的5.5％；混料转速为105r/min。
配制上述cmc溶液包括：将一定量的羧甲基纤维素钠和去离子水混合后在室温下搅拌11h，配成浓度为0.22wt％。
配制助烧结剂包括：将按重量份计的硅微粉5份、钾长石粉4份和水洗高岭土4份在球磨罐中干混6.5h。
(2)将刚混好的混合料置于温度为35℃、湿度为70％的条件下进行预干燥处理30min。
(3)采用半干压成型法将预干燥处理后的混合料在压力为48mpa的条件下成型为坯体；成型出尺寸为φ30×10mm和φ20×20mm的两种坯体。
(4)将坯体在温度为35℃、湿度为70％的条件下进行干燥处理30h。
(5)将干燥处理后的坯体在温度为1320℃、保温时间为2h的条件下烧结。
实施例3：
本实施例的多孔陶瓷膜支撑体的制备方法，包括：
(1)将莫来石颗粒进行整形和筛分处理，采用逐层包覆混料方式将莫来石颗粒、cmc溶液、助烧结剂和木炭粉混合；其中，cmc溶液的浓度为0.2wt％，cmc溶液的加量占莫来石颗粒质量的8％；助烧结剂的加量占莫来石颗粒质量的8％；木炭粉的加量占莫来石颗粒质量的5％；混料转速为100r/min。
配制上述cmc溶液包括：将一定量的羧甲基纤维素钠和去离子水混合后在室温下搅拌10h，配成浓度为0.2wt％。
配制助烧结剂包括：将按重量份计的硅微粉4份、钾长石粉3份和水洗高岭土3份在球磨罐中干混6h。
(2)将刚混好的混合料置于温度为30℃、湿度为55％的条件下进行预干燥处理25min。
(3)采用半干压成型法将预干燥处理后的混合料在压力为45mpa的条件下成型为坯体；成型出尺寸为φ30×10mm和φ20×20mm的两种坯体。
(4)将坯体在温度为30℃、湿度为55％的条件下进行干燥处理48h。
(5)将干燥处理后的坯体在温度为1310℃、保温时间为2.5h的条件下烧结。
对比例：
本对比例采用与实施例3相同的原料及其配比，本对比例的陶瓷膜支撑体的制备方法包括：
(a)将莫来石颗粒、助烧结剂和木炭粉倒入搅拌器中干混10min后，将cmc溶液加入到搅拌器中再混5min；其中，cmc溶液的浓度为0.2wt％，cmc溶液的加量占莫来石颗粒质量的8％；助烧结剂的加量占莫来石颗粒质量的8％；木炭粉的加量占莫来石颗粒质量的5％；混料转速为100r/min。
(b)将混合均匀的泥料于40mpa成型压力下干压成型为φ30×10mm和φ20×20mm的两种坯体。
(c)将坯体分别以40℃保温3h、60℃保温3h、110℃保温6h的干燥制度进行干燥处理。
(d)将干燥后的坯体置于1350℃保温1.5小时进行烧结。
试验例：
对上述实施例1-3进行性能检测，检测结果见表3。
表3
从表1可以看出，本发明实施例1-3制得的陶瓷膜支撑体其机械强度、渗透性、收缩性以及抗强碱腐蚀性都优于采用传统方法的对比例制得的支撑体，本发明实施例制得支撑体其渗透性好，强度高，而且其它指标亦处于一个相对较高的水平。
图1和图2分别为实施例3制得的支撑体的表面照片和断面照片，从图中可以看出，支撑体表面无裂纹，断面无“黑心”，整体无缺陷。
图3为实施例3的断面的sem微观结构图，从图中可以看出，在支撑体内部，颗粒之间的孔隙比较均匀，且贯通性好，没有出现明显的缩孔。
综上所述，按照本发明制备方法的制得的陶瓷膜支撑体，其强度高、渗透性、收缩性以及抗强碱腐蚀性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。