本發(fā)明屬于無機膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強均孔碳化硅陶瓷膜的制備方法。

背景技術(shù)：
膜是具有選擇性分離功能的材料。膜分離是利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程，它與傳統(tǒng)過濾的不同在于膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。高性能膜材料是新型高效分離技術(shù)的核心材料，已經(jīng)成為解決水資源、能源、環(huán)境等領(lǐng)域重大問題的共性技術(shù)之一，在促進我國國民經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步與增強國際競爭力等方面發(fā)揮著重要作用。高性能膜材料的應(yīng)用覆蓋面在一定程度上反映一個國家過程工業(yè)、能源利用和環(huán)境保護的水平。根據(jù)材料的不同可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜。陶瓷濾膜相比金屬膜和有機膜具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、易再生、使用壽命長、分離精度高、效率高等優(yōu)點，在食品、飲料、生物醫(yī)藥、化工、電力等諸多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。目前，市場上陶瓷膜主要是非對稱性陶瓷膜，由支撐層和分離層構(gòu)成。支撐層主要采用固態(tài)造孔法，即通過加入固態(tài)造孔劑（如石墨、淀粉、鋸末等），在支撐體中占據(jù)一定空間，在燒結(jié)過程中將造孔劑燒掉而形成氣孔。這種方法制備的支撐體氣孔結(jié)構(gòu)各異，氣孔率較低且氣孔分布不均勻，嚴重影響支撐體的強度。發(fā)明專利“ZL201110104548.7”公布了一種可用作高溫煙塵過濾器的碳化硅多孔陶瓷的制備方法，雖然可以實現(xiàn)碳化硅多孔陶瓷氣孔數(shù)量和比表面積的大幅提高以及可以對孔徑尺寸進行有效調(diào)控，但是生產(chǎn)工藝周期長，效率低，工藝要求嚴格，難以實現(xiàn)工業(yè)化。另外，現(xiàn)有的陶瓷非對稱膜支撐體與分離層采用不同的材質(zhì)和工藝，需要兩次燒結(jié)成型，極大的影響了材料粘結(jié)性和陶瓷膜的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高強均孔碳化硅陶瓷膜的制備方法，該方法工藝簡單，生產(chǎn)周期短，制備的膜材料具有強度高、孔徑均勻、滲通量大、分離效率和精度高的優(yōu)異性能。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種高強均孔碳化硅陶瓷膜的制備方法，是由以下步驟制備的到的：1）將單體、分散劑A、交聯(lián)劑溶于去離子水，攪拌10-20min，得預(yù)混液；所述單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羥甲基丙烯酸銨和丙烯酸的一種；所述分散劑A為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、羥甲基纖維素、聚乙烯醇和酚醛樹脂的一種；所述交聯(lián)劑為N,N—亞甲基雙丙烯酰胺；2）碳化硅微粉I和燒結(jié)助劑A加至預(yù)混液中，球磨1-5h，得漿料；所述燒結(jié)助劑A為碳化硼或混合物；所述混合物是由碳粉和硼粉以1:1-4的質(zhì)量比混合得到的；3）將漿料真空除氣，40-100℃下加入引發(fā)劑進行原位聚合凝膠并排除多余的水分，制得泥料；所述引發(fā)劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀或過硫酸銨；4）將泥料置入煉泥機中，相對真空度不低于50％，泥料煉制1-8次，陳腐12-48h，得初料；5）將初料擠出成型，得碳化硅陶瓷支撐體素坯；所述擠出溫度為10-50℃，擠出速度為0.2-4m/min，擠出壓力不低于5Mpa；6）將碳化硅陶瓷支撐體素坯在60-100℃下，干燥固化12-72h，制得碳化硅陶瓷支撐體；7）將碳化硅微粉II、燒結(jié)助劑B、分散劑B、消泡劑、有機硅聚合物和去離子水按比例混合，球磨1-5h，真空保壓除氣，得分離層漿料；所述燒結(jié)助劑B為碳化硼或混合物；所述混合物是由碳粉和硼粉以1:1-4的質(zhì)量比混合得到的；所述分散劑B為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、羥甲基纖維素、聚乙烯醇和酚醛樹脂的一種；所述消泡劑為乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷的一種；所述有機硅聚合物為聚碳硅烷或聚硼硅烷；8）將分離層漿料旋轉(zhuǎn)噴涂在碳化硅陶瓷支撐體上，分離層膜厚度0.05-1.5mm，20-60℃條件下干燥12-48h，使分離層膜干燥完全，得陶瓷膜素坯；所述旋轉(zhuǎn)噴涂以空氣壓縮機提供氣源，噴槍距離碳化硅陶瓷支撐體10-20cm；9）將陶瓷膜素坯在真空爐中排膠燒結(jié)，制得高強均孔碳化硅陶瓷膜。所述的，碳化硅微粉I、去離子水、單體、分散劑A、交聯(lián)劑、燒結(jié)助劑A和引發(fā)劑的質(zhì)量比為100：20-80：3-30：0.2-5：0.3-3：0.5-5：0.03-0.6所述的，碳化硅微粉II、燒結(jié)助劑B、分散劑B、消泡劑、有機硅聚合物和去離子水的質(zhì)量比為100：0.5-2：0.2-5：0.01-0.03：1-3：30-80。所述的，排膠燒結(jié)中，以5-6℃/min的升溫速率升溫至600℃，保溫1-5h；以3-4℃/min的升溫速率分別升溫至1000℃、1500℃、2000℃，分別保溫0.5-1h；繼續(xù)以1-2℃/min的升溫速率升溫至2100-2200℃，保溫1-2h，自然冷卻至室溫。所述的，碳化硅微粉I的粒徑0.5-20μm。所述的，碳化硅微粉II的粒徑為0.01-0.5μm。本發(fā)明的有益效果：1.本發(fā)明將小分子的單體均勻分散滲透于預(yù)混液中，利用引發(fā)劑進行原位聚合凝膠形成高分子造孔劑，調(diào)控其孔洞分布和孔徑大小，制備的碳化硅陶瓷膜孔徑均勻，強度高，滲透量大。2.本發(fā)明支撐體和分離層均采用碳化硅材料，一次燒結(jié)成型，形成一種結(jié)合度高的純碳化硅陶瓷膜材料，極大的提高支撐體和分離層的粘結(jié)性能，制備的陶瓷膜可以承受較大的工作壓力，大幅提升分離效率，制備方法工藝簡單，生產(chǎn)周期短，具有廣闊的應(yīng)用前景。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1一種高強均孔碳化硅陶瓷膜的制備方法，是由以下步驟制備的到的：1）將甲基丙烯酰胺、聚丙烯酸、N,N—亞甲基雙丙烯酰胺溶于去離子水，攪拌10min，得預(yù)混液；2）碳化硅微粉I、碳化硼加至預(yù)混液中，球磨5h，得漿料；3）將漿料真空除氣，100℃下加入過硫酸鉀進行原位聚合凝膠并排除多余的水分，制得泥料；4）將泥料置入煉泥機中，相對真空度不低于50％，泥料煉制1次，陳腐48h，得初料；5）將初料擠出成型，得碳化硅陶瓷支撐體素坯；所述擠出溫度為50℃，擠出速度為0.2m/min，擠出壓力不低于5Mpa；6）將碳化硅陶瓷支撐體素坯在60℃下，干燥固化72h，制得碳化硅陶瓷支撐體；7）將碳化硅微粉II、碳化硼、酚醛樹脂、乳化硅油、聚碳硅烷和去離子水按比例混合，球磨1h，真空保壓除氣，得分離層漿料；8）將分離層漿料旋轉(zhuǎn)噴涂在碳化硅陶瓷支撐體上，分離層膜厚度1.5mm，20℃條件下干燥48h，使分離層膜干燥完全，得陶瓷膜素坯；所述旋轉(zhuǎn)噴涂以空氣壓縮機提供氣源，噴槍距離碳化硅陶瓷支撐體20cm。9）將陶瓷膜素坯在真空爐中排膠燒結(jié)，制得高強均孔碳化硅陶瓷膜。所述的，碳化硅微粉I、去離子水、甲基丙烯酰胺、聚丙烯酸、N,N—亞甲基雙丙烯酰胺、碳化硼和過硫酸鉀的質(zhì)量比為100：20：3：0.2：0.3：3：0.03。所述的，碳化硅微粉II、碳化硼、酚醛樹脂、乳化硅油、聚碳硅烷和去離子水的質(zhì)量比為100：0.5：0.2：0.03：1：30。所述的，排膠燒結(jié)中，以5℃/min的升溫速率升溫至600℃，保溫1h；以4℃/min的升溫速率分別升溫至1000℃、1500℃、2000℃，分別保溫0.5h；繼續(xù)以2℃/min的升溫速率升溫至2100℃，保溫1h，自然冷卻至室溫。所述的，碳化硅微粉I的粒徑0.5μm。所述的，碳化硅微粉II的粒徑為0.16μm。所得高強均孔碳化硅陶瓷膜的孔隙率為42%，抗壓強度42MPa，水通量為0.8m3/h·m2，碳化硅陶瓷支撐體孔徑為12μm，分離層膜孔徑為0.08μm，材料表面平整，孔徑分布均勻，缺陷少。實施例2一種高強均孔碳化硅陶瓷膜的制備方法，是由以下步驟制備的到的：1）將丙烯酸、聚丙烯酸鈉、N,N—亞甲基雙丙烯酰胺溶于去離子水，攪拌12min，得預(yù)混液；2）碳化硅微粉I和碳化硼加至預(yù)混液中，球磨4h，得漿料；3）將漿料真空除氣，80℃下加入過硫酸鈉進行原位聚合凝膠并排除多余的水分，制得泥料；4）將泥料置入煉泥機中，相對真空度不低于50％，泥料煉制3次，陳腐39h，得初料；5）將初料擠出成型，得碳化硅陶瓷支撐體素坯；所述擠出溫度為40℃，擠出速度為1.0m/min，擠出壓力不低于5Mpa；6）將碳化硅陶瓷支撐體素坯在70℃下，干燥固化55h，制得碳化硅陶瓷支撐體；7）將碳化硅微粉II、碳化硼...