一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法
2023-04-23 11:59:16
一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法
【專利摘要】一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法，首先稱取Al2O3粉與陶瓷燒結助劑，Al2O3粉和陶瓷燒結助劑的質量比為90～99.9：0.1～10，所述的陶瓷燒結助劑中含有二氧化鈦、氧化鎂、二氧化矽，將Al2O3粉與陶瓷燒結助劑混合，然後加入有機粘結劑和水，攪拌均勻，並調節揮發水分至物料呈泥狀，將泥料經真空練泥機練泥，然後用擠管機配上相應地磨具，擠出支撐體生坯，支撐體生坯經烘乾、燒結，即為陶瓷膜支撐體。本發明的管式陶瓷膜支撐體產品具有超強的耐強酸和耐強鹼腐蝕的性能，在強酸性或強鹼性料液中使用能長期保持高的抗折強度，不易腐蝕，使用壽命長，不需頻繁更換,運行可靠性高。
【專利說明】一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及化學領域，尤其涉及管式陶瓷膜，特別是一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法。
【背景技術】:
[0002]管式陶瓷膜是一種高效過濾分離介質。管式陶瓷膜具有優異的高分離效率、耐高溫、耐強酸強鹼、機械強度大、可反覆清洗等優點，廣泛應用在發酵與醫藥工業、食品與飲料工業、環保與水處理行業、石油與化工行業等眾多領域，可用於工藝過程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。管式陶瓷膜由支撐體、過渡層和膜分離層構成，根據膜分離層的孔徑大小又分為微濾、超濾和納濾三種。
[0003]研究表明，管式陶瓷膜的耐腐蝕性主要由其支撐體來實現。常用的耐腐蝕性檢驗方法是用Φ 30*19* Φ 4標準試樣陶瓷膜支撐體(外徑30mm、19通道，通道直徑4mm)在20%硝酸或20%氫氧化鈉溶液中煮沸腐蝕10小時後做抗折強度檢驗，以該陶瓷膜管的折斷破壞負荷(KN)來表示其耐腐蝕性。具體的，截取3根120mm長的Φ 30*19* Φ 4的陶瓷膜支撐體，放入2000ml的20%濃度的硝酸溶液或20%濃度的氫氧化鈉溶液中，在15分鐘內煮沸、然後繼續煮10小時，待冷卻後，將陶瓷 膜支撐體取出用自來水衝洗乾淨。在烘箱中100°C下保溫I小時烘乾。冷卻至室溫後，在抗折試驗機上測定其折斷破壞時的負荷(KN) —抗折試驗時，兩支點的間距為100mm，加荷速度為0.1-0.15KN/S。
[0004]現有技術中，管式陶瓷膜支撐體的耐腐蝕性有限，並且機械強度很小，遠遠滿足不了使用需求，極少數機械強度較大的產品，其生產工藝複雜，既浪費能源又增加製造成本。
【發明內容】
:
[0005]本發明提供了一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法，所述的這種管式陶瓷膜支撐體的製備方法要解決現有技術中的支撐體耐腐蝕性低的技術問題。
[0006]本發明的這種管式陶瓷膜支撐體的製備方法，首先稱取Al2O3粉與陶瓷燒結助劑，所述的Al2O3粉和陶瓷燒結助劑的質量比為90~99.9:0.1~10，所述的陶瓷燒結助劑中含有二氧化鈦、氧化鎂和二氧化矽，在陶瓷燒結助劑中，二氧化鈦、氧化鎂和二氧化矽的質量比為1.6~2.4:0.9~1.8:2.0~3.7，然後將Al2O3粉與陶瓷燒結助劑混合併形成混合粉料，然後在所述的混合粉料中加入有機粘結劑和水，所述的有機粘結劑由甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、羧甲基纖維素、甘油和桐油組成，所述的甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的1.75~2.85%的質量，所述的聚乙烯醇的質量是所述的混合粉料的0.85~2.00%的質量，所述的聚丙烯醯胺的質量是所述的混合粉料的0.85~1.65%的質量，所述的羧甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的0.65~1.85%的質量，所述的甘油的質量是所述的混合粉料的0.11~0.45%的質量,所述的桐油的質量是所述的混合粉料的1.90~3.45%的質量，所述的水的質量是所述的混合粉料的12~25%的質量，在攪拌機中將混合粉料、有機粘結劑和水混合攪拌均勻，調節揮發水分至物料呈泥狀，將泥料經真空練泥機練泥，利用擠管機配合模具，擠出支撐體生坯，將所述的支撐體生坯在130°C~180°C溫度下烘乾，將烘乾後的支撐體生坯裝入窯爐，在1400°C~1780°C溫度下燒結，即為陶瓷膜支撐體。
[0007]進一步的，所述的陶瓷燒結助劑中還含有氧化釔，所述的氧化鎂和所述的氧化釔的質量比為0.9~1.8:0.1~1.5。
[0008]進一步的，所述的陶瓷燒結助劑中還含有氧化鑭，所述的氧化鎂和所述的氧化鑭的質量比為0.9~1.8:0.9~1.8。
[0009]進一步的，所述的陶瓷燒結助劑還含有氧化鋯，所述的氧化鎂和所述的氧化鋯的質量比為0.9~1.8:1.0~1.9。
[0010]進一步的，在所述的混合粉料中，Al2O3的質量百分比為99%，TiO2的質量百分比為
0.23%，MgO的質量百分比為0.13%，SiO2的質量百分比為0.24%，Y2O3的質量百分比為0.12%，La2O3的質量百分比為0.15%，ZrO2的質量百分比為0.13%。
[0011]進一步的，所述的甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的2.5%的質量，所述的聚乙烯醇的質量是所述的混合粉料的1.2%的質量，所述的聚丙烯醯胺的質量是所述的混合粉料的1.2%的質量，所述的羧甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的0.96%的質量，所述的甘油的質量是所述的混合粉料的0.25%的質量，所述的桐油的質量是所述的混合粉料的
2.9%的質量,所述的水的質量是所述的混合粉料的12~25%的質量。
[0012]進一步的，在攪拌機中將混合粉料、有機粘結劑和水混合攪拌時，調節揮發水分製成分散均勻的漿料。
[0013]進一步的，所述的Al2O3粉的純度在99.8%以上。
[0014]進一步的，所述的Al2O3粉的平均粒徑為1.7~2.6um。
[0015]進一步的，燒結完成的陶瓷膜支撐體的孔隙率在25~60%之間。
[0016]本發明的管式陶瓷支撐體採用高溫燒結的方式製成，氧化鋁粉燒結到一起，結構緊湊，不易破壞，具有超強的耐強酸和耐強鹼腐蝕的性能。
[0017]本發明和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本發明的管式陶瓷膜支撐體具有超強的耐強酸和耐強鹼腐蝕的性能，在強酸性或強鹼性料液中使用能長期保持高的抗折強度，不易腐蝕，使用壽命長，不需頻繁更換，運行可靠性高，大幅度降低了運行成本，極大地擴展了陶瓷膜管的應用領域。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0018]圖1是現有技術中的管式陶瓷膜支撐體的燒結結構的電鏡圖片。
【具體實施方式】:
[0019]下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明並不限於這些實施例:
[0020]實施例1:
[0021]將氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化矽、氧化鑭、氧化鈣等按一定比例混合:其中:氧化招200KG、二氧化鈦3.57KG、氧化鎂1.7KG、二氧化娃4.42KG、氧化鑭2.21KG、氧化鈣1.87KG混合均勻後，加入3.8KG的甲基纖維素、2KG的聚乙烯醇、2.23KG的聚丙烯醯胺、
1.48KG的羧甲基纖維素、0.38KG的甘油、6KG的桐油以及40KG的水，充分攪拌混練均勻後，靜置陳腐1-3天，然後用真空練泥機擠出支撐體胚體，在180°C的烘箱中烘乾後放入1650°C窯爐中燒結即可製得陶瓷膜中支撐體。
[0022]標準試樣Φ 30*19* Φ 4陶瓷膜支撐體(外徑30mm、19通道，通道直徑4mm)，抗腐蝕性能的試樣方法是:截取6根120mm長的Φ 30*19* Φ 4的支撐體，分別編號為1、2、3、4、5、6，將1、2、3放入2000ml的20%濃度的硝酸溶液，4、5、6放入20%濃度的氫氧化鈉溶液中，在15分鐘內煮沸、然後繼續煮10小時，待冷卻後，將支撐體取出用自來水衝洗乾淨。在烘箱中100°C下保溫I小時烘乾。冷卻至室溫後，在抗折試驗機上測定其折斷破壞時的負荷(N) 一抗折試驗時，兩支點的間距為100mm，加荷速度為0.1-0.15KN/S。所得數據為:
[0023]
【權利要求】
1.一種管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:首先稱取Al2O3粉與陶瓷燒結助劑，所述的Al2O3粉和陶瓷燒結助劑的質量比為90~99.9:0.1~10，所述的陶瓷燒結助劑中含有二氧化鈦、氧化鎂和二氧化矽，在陶瓷燒結助劑中，二氧化鈦、氧化鎂和二氧化矽的質量比為1.6~2.4:0.9~1.8:2.0~3.7，將Al2O3粉與陶瓷燒結助劑混合併形成混合粉料，然後在所述的混合粉料中加入有機粘結劑和水，所述的有機粘結劑由甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯醯胺、羧甲基纖維素、甘油和桐油組成，所述的甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的1.75~2.85%的質量，所述的聚乙烯醇的質量是所述的混合粉料的0.85~2.00%的質量，所述的聚丙烯醯胺的質量是所述的混合粉料的0.85~1.65%的質量，所述的羧甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的0.65~1.85%的質量，所述的甘油的質量是所述的混合粉料的0.11~0.45%的質量,所述的桐油的質量是所述的混合粉料的1.90~3.45%的質量，所述的水的質量是所述的混合粉料的12~25%的質量，在攪拌機中將混合粉料、有機粘結劑和水混合攪拌均勻，調節揮發水分至物料呈泥狀，將泥料經真空練泥機練泥，利用擠管機配合模具，擠出支撐體生坯，將所述的支撐體生坯在130°C~180°C溫度下烘乾，將烘乾後的支撐體生坯裝入窯爐，在1400°C~1780°C溫度下燒結，即為陶瓷膜支撐體。
2.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的陶瓷燒結助劑中還含有氧化釔，所述的氧化鎂和所述的氧化釔的質量比為0.9~1.8:0.1~1.5。
3.如權利要求2所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的陶瓷燒結助劑中還含有氧化鑭，所述的氧化鎂和所述的氧化鑭的質量比為0.9~1.8:0.9~1.8。
4.如權利要求3所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的陶瓷燒結助劑還含有氧化鋯，所述的氧化鎂和所述的氧化鋯的質量比為0.9~1.8:1.0~1.9。
5.如權利要求4所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:在所述的混合粉料中，Al2O3的質量百分比為99%，TiO2的質量百分比為0.23%，MgO的質量百分比為0.13%，SiO2的質量百分比為0.24%, Y2O3的質量百分比為0.12%, La2O3的質量百分比為0.15%, ZrO2的質量百分比為0.13%。`
6.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的2.5%的質量，所述的聚乙烯醇的質量是所述的混合粉料的1.2%的質量，所述的聚丙烯醯胺的質量是所述的混合粉料的1.2%的質量，所述的羧甲基纖維素的質量是所述的混合粉料的0.96%的質量，所述的甘油的質量是所述的混合粉料的0.25%的質量，所述的桐油的質量是所述的混合粉料的2.9%的質量，所述的水的質量是所述的混合粉料的12~25%的質量。
7.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:在攪拌機中將混合粉料、有機粘結劑和水混合攪拌時，調節揮發水分製成分散均勻的漿料。
8.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的Al2O3粉的純度在99.8%以上。
9.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:所述的Al2O3粉的平均粒徑為1.7~2.6um。
10.如權利要求1所述的管式陶瓷膜支撐體的製備方法，其特徵在於:燒結完成的陶瓷膜支撐體的孔隙率在25~60%之間。
【文檔編號】C04B35/622GK103755328SQ201410045415
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月7日 優先權日:2014年2月7日
【發明者】劉旭紅, 楊秋業, 黃斌, 倪黎 申請人:劉旭紅, 楊秋業, 黃斌, 倪黎