一种无机膜支撑体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种无机膜支撑体，其主要原料配方如下：锆刚玉40~90；无机添加物3~35；超细无机添加粉1~25；所述无机添加物为锆英粉；所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合；所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。相应地，本发明还公开了一种无机膜支撑体的制备方法，包括：将制备无机膜支撑体所需的主要原料均匀混合造粒，得到造粒料；将造粒料在真空挤出机上挤制成型，得到坯体；将挤制成型后的坯体进行干燥、烧成，所述烧成温度为1500~1800℃，得到无机膜支撑体。本发明无机膜支撑体机械强度高、透水通量高、耐酸、耐碱、耐高温、再生能力强。
【专利说明】一种无机膜支撑体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机陶瓷膜的【技术领域】，尤其涉及一种无机膜支撑体及其制备方法。【背景技术】
[0002]膜过滤工业近年来得到了飞速地发展，无机(陶瓷)膜作为过滤分离膜的一种品种，具有耐高温、耐高压、耐强酸强碱和化学溶剂介质等特点，而且具有过滤精度高、洁净状态好、容易清洗以及使用寿命长等诸多优点。在化工、医疗、食品、环保等诸多领域得到了广泛地应用，制备方法也不断地推陈出新。
[0003]在现有的技术中，商品化的无机膜支撑体主要采用高纯度特种氧化铝烧结而成，一般采用在氧化铝骨料中添加亚微米级别氧化铝颗粒或溶胶，起到提高支撑体强度的作用，但是降低了支撑体的透水通量。由于，支撑体的质量对分离膜层的质量有着重要的影响。光滑、平整分离膜层的制备必须以光滑的底层为基础。同时，在无机膜的制备和使用过程中，对支撑体的孔径大小、孔径分布、孔隙率、透水通量、抗弯强度等有较多的要求。但是，现有的技术并不能很好地满足上述要求。
[0004]有鉴于此，提供一种性能优良的无机膜支撑体克服现有技术中存在的缺陷，并给出该无机膜支撑体的制备方法是业内亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种机械强度高、透水通量高、耐酸、耐碱、耐高温、再生能力强的无机膜支撑体，所述无机膜支撑体特别适合于进行电镀、印染、造纸、电子厂等工业水回收利用处理，工厂化养殖原水解毒处理；发电厂、化工厂等大型冷却循环水旁滤系统；油田采出水回收利用处理；轧钢乳化液废液处理；金属表面清洗液再生处理；浓碱回收等领域。
[0006]同时，本发明实施例所要解决的技术问题还在于，本发明提供一种制备上述无机膜支撑体的方法，所述无机膜支撑体制备方法的制造技术难度小、应用范围广，所得到的无机膜支撑体使用寿命长。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种无机膜支撑体，其以质量百分比计的主要原料配方如下:
锆刚玉40?90 ；
无机添加物3?35 ；
超细无机添加粉广25 ；
所述无机添加物为锆英粉；
所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。
[0008]作为上述方案的改进，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的
含量> 20%、三氧化二铝的含量> 60% ；所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量≥ 45% ；
所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均^ 3% ο
[0009]作为上述方案的改进，所述锆刚玉和所述无机添加物的平均粒径为5~50 μ m ； 所述超细无机添加粉的平均粒径为0.1-1.0 μ m。
[0010]作为上述方案的改进，所述无机膜支撑体的原料还包括:
粘结剂I~10% ；
塑化剂0~2% ；
水5~25% ；
所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子量为 5000~100000g/mol ；
所述塑化剂为甘油。
[0011]相应地，本发明实施例提供了一种无机膜支撑体的制备方法，依次包括以下步骤:
将制备无机膜支撑体所需的主要原料均匀混合造粒，得到造粒料；
将所述造粒料在真空挤出机上挤制成型，得到坯体；
将挤制成型后的坯体进行干燥、烧成，所述烧成温度为150(Tl80(rC，得到所述无机膜支撑体；
其中，所述无机膜支撑体以质量百分比计的主要原料配方如下:
锆刚玉40~90 ；
无机添加物3~35 ；
超细无机添加粉1-25 ；
所述无机添加物为锆英粉；
所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。
[0012]作为上述方案的改进，所述将所述造粒料在真空挤出机上挤制成型，得到坯体中:
挤制成型的条件为真空度≥0.06MPa，压力≥12MPa。
[0013]作为上述方案的改进，所述将挤制成型后的坯体进行干燥、烧成中:
所述坯体的静置时间为l00-ll0h，干燥温度为40-90°C，干燥时间为20-40h ；
所述坯体的烧成温度为1600-l700C，保温时间为l~4h。
[0014]作为上述方案的改进，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的含量> 20%、三氧化二铝的含量> 60% ；
所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量> 45% ；
所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均^ 3%。
[0015]作为上述方案的改进，所述锆刚玉和所述无机添加物的平均粒径为5~50μπι; 所述超细无机添加粉的平均粒径为0.1-1.0 μ m。
[0016]作为上述方案的改进，所述无机膜支撑体的原料还包括: 粘结剂I?10% ；
塑化剂0?2% ；
水5?25% ；
所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子量为 5000?100000g/mol ；
所述塑化剂为甘油。
[0017]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
本发明采用锆刚玉为主要原料，相对于Al203、Si02和TiO2等材料，锆刚玉具有更高的机械强度、更好的热稳定性和化学稳定性，而且具有重要的应用价值。因此，用锆刚玉作主要原料制成的无机膜支撑体也具有上述性能特点，具体为:机械强度高、耐酸、耐碱、耐冲刷、耐油污、耐高温、抗热震性、再生能力强、机械强度高尤其体现为具有出色的抗弯能力。除了上述特点，本发明无机膜支撑体还具有其他材料无可比拟的高透水通量，且其表面光滑平整，有利于提高用于过滤分离的无机膜层的质量。
[0018]本发明无机膜支撑体适用于相关过滤领域的环保污水处理，特别适合进行电镀、印染、造纸、电子厂等工业水回收利用处理，工厂化养殖原水解毒处理；发电厂、化工厂等大型冷却循环水旁滤系统；油田采出水回收利用处理；轧钢乳化液废液处理；金属表面清洗液再生处理；浓碱回收等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种无机膜支撑体的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0021]本发明实施例提供了一种无机膜支撑体，其以质量百分比计的主要原料配方如下:
锆刚玉40?90 ；
无机添加物3?35 ；
超细无机添加粉广25 ；
所述无机添加物为锆英粉；
所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。
[0022]优选地，所述无机膜支撑体以质量百分比计的主要原料配方如下:
锆刚玉45?85 ；
无机添加物5?25 ；
超细无机添加粉2?15 ；
所述无机添加物为锆英粉；
所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级。[0023]进一步，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的含量> 20%、三氧化二铝的含量> 60% ；
所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量> 45% ；
所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均≤ 3%。
[0024]需要说明的是，所述锆刚玉可以为但不限定于电熔锆刚玉。
[0025]优选地，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的含量> 25%、三氧化二铝的含量> 68% ；
所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量> 50% ；
所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均≤ 2%。
[0026]进一步，所述锆刚玉和所述无机添加物的平均粒径为5~50 μ m ；
所述超细无机添加粉的平均粒径为01-1.0 μ m。
[0027]优选地，所述锆刚玉和所述无机添加物的平均粒径为10-40 μ m ；
所述超细无机添加粉的平均粒径为0.1-1.0 μ m。
[0028]本发明采用锆刚玉为主要原料，相对于Al203、Si02和TiO2等传统材料，锆刚玉具有更高的机械强度、更好的热稳定性和化学稳定性，而且具有重要的应用价值。因此，用锆刚玉作主要原料制成的无机膜支撑体也具有上述性能特点，具体为:机械强度高、耐酸、耐碱、耐冲刷、耐油污、耐高温、抗热震性、再生能力强，机械强度高尤其体现为具有出色的抗弯能力。除了上述特点，本发明无机膜支撑体还具有其他材料无可比拟的高透水通量，且其表面光滑平整，有利于提高用于过滤分离的无机膜层的质量。
[0029]进一步，所述无机膜支撑体的原料还包括:
粘结剂I~10% ；
塑化剂0~2% ；
水5~25% ；
所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子量为 5000~100000g/mol ；
所述塑化剂为甘油。
[0030]优选地，所述无机膜支撑体的原料还包括:
粘结剂2~6% ；
塑化剂(Tl% ；
水20~25% ；
所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子量为 5000~100000g/mol ；
所述塑化剂为甘油。
[0031]进一步优选地，所述粘结剂选用f 2%羧甲基纤维素、f 2%变性淀粉；
所述塑化剂选用0.5%甘油。
[0032]下面以Φ30*1016-19，0.2μπι的无机膜支撑体为例，将本发明与现有技术做技术检测，其结果如下:
【权利要求】
1.一种无机膜支撑体，其特征在于，其以质量百分比计的主要原料配方如下：锆刚玉40?90 ；无机添加物3?35 ；超细无机添加粉广25 ；所述无机添加物为锆英粉；所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。
2.如权利要求1所述的无机膜支撑体，其特征在于，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的含量> 20%、三氧化二铝的含量> 60% ；所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量> 45% ；所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均 ^ 3%。
3.如权利要求2所述的无机膜支撑体，其特征在于，所述锆刚玉和所述无机添加物的 平均粒径为5?50 u m ；所述超细无机添加粉的平均粒径为0. n. 0 u m。
4.如权利要求广3任一项所述的无机膜支撑体，其特征在于，所述无机膜支撑体的原 料还包括：粘结剂1?10% ；塑化剂0?2% ；水5?25% ；所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子 量为 5000?100000g/mol ；所述塑化剂为甘油。
5.一种无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：将制备无机膜支撑体所需的主要原料均匀混合造粒，得到造粒料；将所述造粒料在真空挤出机上挤制成型，得到坯体；将挤制成型后的坯体进行干燥、烧成，所述烧成温度为150(Tl80(rC，得到所述无机膜 支撑体；其中，所述无机膜支撑体以质量百分比计的主要原料配方如下：锆刚玉40?90 ；无机添加物3?35 ；超细无机添加粉广25 ；所述无机添加物为锆英粉；所述超细无机添加粉为二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝中的一种或组合； 所述超细无机添加粉的平均粒度为亚微米级或纳米级。
6.如权利要求5所述的无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，所述将所述造粒料在 真空挤出机上挤制成型，得到坯体中：挤制成型的条件为真空度≤0. 06MPa，压力≤12MPa。
7.如权利要求5所述的无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，所述将挤制成型后的坯体进行干燥、烧成中: 所述坯体的静置时间为l(TllOh，干燥温度为4(T90°C，干燥时间为2(T40h ； 所述坯体的烧成温度为160(Tl70(rC，保温时间为l~4h。
8.如权利要求5所述的无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，所述锆刚玉含有二氧化锆和三氧化二铝，其中二氧化锆的含量> 20%、三氧化二铝的含量> 60% ； 所述锆英粉含有二氧化锆，其中二氧化锆的含量> 45% ； 所述超细无机添加粉中，二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝的杂质含量均^ 3%。
9.如权利要求8所述的无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，所述锆刚玉和所述无机添加物的平均粒径为5~50 μ m ； 所述超细无机添加粉的平均粒径为0.1~1.0 μ m。
10.如权利要求9所述的无机膜支撑体的制备方法，其特征在于，所述无机膜支撑体的原料还包括: 粘结剂I~10% ； 塑化剂0~2% ； 水5~25% ； 所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、变性淀粉中的一种或组合，所述粘结剂的分子量为 5000~100000g/mol ； 所述塑化剂为甘油。
【文档编号】B01D71/02GK103566774SQ201210262586
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月27日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】张效玉, 王哲, 冯斌 申请人:佛山市南海区西樵金刚科技有限公司, 佛山市陶瓷研究所有限公司