一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及膜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法。該發(fā)明通過配料、擠出成型、外壁穿孔和定型，實現(xiàn)帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體的成型，尤其在坯體擠出的垂直方向上，通過長針往復(fù)運動，將坯體中作為導(dǎo)流槽的通道開孔并貫通，從而將坯體內(nèi)部過濾通道與外部連通，使?jié)B透液穿過薄壁后可以直接流出膜組件，實現(xiàn)每個膜過濾通道單元的滲透距離相等，從而使坯體進一步燒結(jié)成型后的膜元件具有滲透通量大、過濾效率高、反沖效果好、抗堵塞、耐污染、有效過濾面積大、使用成本低的優(yōu)點，并且在使用過程中有利于過濾、清洗和再生，顯著提升過濾效率。
【專利說明】一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及膜材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體 成型的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 膜分離技術(shù)是一門新興的多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，膜的材料涉及高分子化學(xué)和無 機化學(xué)、膜的制備、分離特征、傳遞過程、流體力學(xué)、熱力學(xué)、化工動力學(xué)、過程設(shè)計等等多方 面學(xué)科。膜分離技術(shù)的應(yīng)用涉及到各個行業(yè)，應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大。與其他分離技術(shù) 比較，它具有高效、節(jié)能、過程易控制、操作方便、環(huán)境友好、便于放大、占地小、易與其他技 術(shù)集成等優(yōu)點。在當(dāng)今世界能源短缺、水資源匱乏和環(huán)境污染日益嚴重的情況下，膜技術(shù)更 得到世界各國的高度重視，已成為推動國家支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展、改善人類生存環(huán)境、提高人們生 活質(zhì)量的共性技術(shù)。
[0003] 現(xiàn)有的膜分離材料主要分為有機膜和無機膜兩大類，其中有機膜采用有機聚合物 制成，受限于材料的性質(zhì)，具有通量小、壽命短、易污染、易老化、易破損、難反沖、預(yù)處理要 求高等缺點；而無機膜由無機材料構(gòu)成，具有有機膜無法比擬的強度和穩(wěn)定性，尤其耐機械 沖擊、耐高溫、耐高壓、耐污染、使用壽命長等，成為行業(yè)開發(fā)的熱點。無機膜的種類較少，主 要有氧化物燒結(jié)的陶瓷膜、碳化硅膜和金屬粉末燒結(jié)的金屬膜等。目前工業(yè)化應(yīng)用的無機 膜主要為多通道管式膜，平板膜和無機中空纖維膜市場占有率很低，主要處于實驗室應(yīng)用 級別。
[0004] 目前工業(yè)化應(yīng)用的多通道管式無機膜單根膜管具有多個通道，形成蜂窩狀的結(jié) 構(gòu)；相比單通道膜管，這種多通道的形式在保證膜管機械強度的同時，也增加了與液料接觸 的面積，從而有效增大過濾效率，降低了膜生產(chǎn)成本和使用成本，這些優(yōu)點導(dǎo)致其得到廣泛 的工業(yè)應(yīng)用。多通道形式的管式無機膜在帶來諸多優(yōu)點的同時，也有其自身局限性，其局限 性主要表現(xiàn)在內(nèi)外通道膜過濾效率的不統(tǒng)一，由于中間通道與膜元件外部距離遠大于外部 通道的距離，導(dǎo)致中間通道產(chǎn)生的過濾液需要多級滲透，經(jīng)較長的滲透距離后才能流出膜 元件，其跨膜壓差明顯高于外部通道，從而使中間通道使用效率低下。內(nèi)外通道使用效率上 的差異，導(dǎo)致膜元件整體利用率偏低，更加容易產(chǎn)生堵塞的情況，也不利于膜元件的反沖和 化學(xué)清洗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有多通道管式無機膜內(nèi)部通道過濾效率遠低于外部通道、 膜元件整體利用率不高的情況，提供一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方 法，該方法將導(dǎo)流槽將內(nèi)部通道與過濾側(cè)直接相連，內(nèi)側(cè)通道過濾液可直接流出，顯著提升 內(nèi)側(cè)通道的利用率，該方法最終燒制的無機膜具有通量大、過濾效率高、抗堵塞、耐污染、有 效過濾面積大、使用成本低的優(yōu)點，可替代目前多通道管式無機膜，廣泛應(yīng)用在各類液體的 澄清、除雜、分離過濾中。
[0006] 本發(fā)明要解決的另一個問題是：目前管式無機膜擠出機只能產(chǎn)生擠出方向上貫通 的通道，而不能在擠出垂直的方向上實現(xiàn)貫通的通道。本發(fā)明通過長針往復(fù)運動將坯體刺 穿，實現(xiàn)擠出垂直方向上的貫通，為導(dǎo)流槽的實現(xiàn)提供條件。
[0007] 針對多通道管式無機膜元件單位體積有效過濾面積低、燒結(jié)原料消耗量大的情 況，提供一種多通道薄壁無機膜元件，該膜元件采用50-1000 μ m的薄壁作為支撐層和過濾 層，相比常規(guī)膜件過濾阻力更低、單位體積過濾面積更大、燒結(jié)材料用量更省，具有強度高、 通量大、成本低、使用壽命長的特點；膜元件表征過濾孔徑在〇. 005-10 μ m間，過濾層結(jié)構(gòu) 可以是對稱結(jié)構(gòu)或者非對稱結(jié)構(gòu)。
[0008] 為解決現(xiàn)有多通道管式無機膜中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0009] -種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，它包括配料、擠出成型、 外壁穿孔和定型，其特征是：
[0010] ⑴配料
[0011] 將1-200μπι無機物顆粒、粘結(jié)劑、造孔劑、固化劑和溶劑按照質(zhì)量百分比為（90w t%-55wt%) ； (20wt%-〇wt%) ； (45wt%-〇wt%) ； (0wt%-5wt%) ； (0wt%-lwt%) ； (5wt%-45w t%)混合，其中無機顆粒材質(zhì)可以是氧化鋁、氧化鋯、碳化硅或金屬成分；粘結(jié)劑為硅油、桐 油、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和糠醛樹脂之一種或一種以上；造孔添加劑為纖維素、淀粉、酵母或 聚乙烯醇之一種或一種以上；固化劑為對甲苯磺酸、烏洛托品、草酸或檸檬酸之一種或一種 以上；溶劑為水或乙醇。以上物料經(jīng)混料機機械攪拌20-60min，然后再進入練泥機內(nèi)擠壓 混煉20-120min，再經(jīng)密封保存0. 5-4天，形成混合均勻并有良好塑性的漿料泥。
[0012] ⑵擠出成型
[0013] 根據(jù)設(shè)計要求加工一定形狀的薄壁多通道模具，安裝在擠出機機頭處，將上述漿 料加入擠出機料倉內(nèi)，然后擠出設(shè)計形狀的薄壁多通道膜坯體，擠出的薄壁多通道膜坯體 通過"L形"折板承接。
[0014] (3)外壁穿孔
[0015] 薄壁多通道膜坯體從擠出機機頭擠出后，根據(jù)薄壁多通道模具分布情況，在需要 穿孔的通道位置，通過長針上下方向以及左右方向往復(fù)運動刺穿薄壁多通道膜坯體，形成 垂直擠出方向上的貫穿孔道，該貫穿孔道實現(xiàn)的功能為將相互平行的通道貫穿起來，使其 成為薄壁多通道膜坯體的導(dǎo)流槽。
[0016] ⑷定型
[0017] 穿孔后的坯體先通過微波快速烘干定型，然后自然晾干或烘箱烘干，自然晾干時 間為2-6天；烘箱烘干溫度在40-90°C，烘干時間為5-20小時。
[0018] 所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其特征是：薄 壁多通道模具擠出的坯體通道截面為方形或倒圓及倒角后的方形，通道截面最短邊長 彡0. 5mm，通道數(shù)量在2-100000個間，通道壁厚在50-1000 μ m間。
[0019] 所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其特征是：長針 直徑< 0. 5mm，長針長度>薄壁多通道膜坯體厚度。
[0020] 所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其特征是：長針 往復(fù)運行可采用手動、氣動、液動或電動的形式。
[0021] 本發(fā)明具有以下有意效果：
【權(quán)利要求】
1. 一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，它包括配料、擠出成型、夕卜 壁穿孔和定型，其特征是： (1) 配料 將1-200 μ m無機物顆粒、粘結(jié)劑、造孔劑、固化劑和溶劑按照質(zhì)量百分比為（90wt %-55wt%) ； (20wt%-〇wt%) ； (45wt%-〇wt%) ； (0wt%-5wt%) ； (0wt%-lwt%) ； (5wt%-45w t% )混合，經(jīng)混料機機械攪拌20-60min，然后再進入練泥機內(nèi)擠壓混煉20-120min，再經(jīng)密 封保存0. 5-4天，形成混合均勻并有良好塑性的漿料泥。 (2) 擠出成型 根據(jù)設(shè)計要求加工一定形狀的薄壁多通道模具，安裝在擠出機機頭處，將上述漿料加 入擠出機料倉內(nèi)，然后擠出設(shè)計形狀的薄壁多通道膜坯體，擠出的薄壁多通道膜坯體通過L 形折板承接。 (3) 外壁穿孔 薄壁多通道膜坯體擠出后，根據(jù)薄壁多通道模具分布情況，在需要穿孔的通道位置，通 過長針上下方向以及左右方向往復(fù)運動刺穿薄壁多通道膜坯體。 (4) 定型 穿孔后的坯體先通過微波快速烘干定型，然后自然晾干或烘箱烘干，自然晾干時間為 2-6天；烘箱烘干溫度在40-90°C，烘干時間為5-20小時。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法， 其特征是：無機顆粒材質(zhì)可以是氧化鋁、氧化鋯、碳化硅或金屬成分；粘結(jié)劑為硅油、桐油、 酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和糠醛樹脂之一種或一種以上；造孔添加劑為纖維素、淀粉、酵母或聚 乙烯醇之一種或一種以上；固化劑為對甲苯磺酸、烏洛托品、草酸或檸檬酸之一種或一種以 上；溶劑為水或乙醇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其 特征是：薄壁多通道模具擠出的坯體通道截面為方形或倒圓及倒角后的方形，通道截面最 短邊長> 0. 5mm，通道數(shù)量在2-100000個間，通道壁厚在50-1000 μ m間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其 特征是：長針直徑< 〇. 5mm，長針長度>薄壁多通道膜坯體厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶導(dǎo)流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，其 特征是：長針往復(fù)運行可采用手動、氣動、液動或電動的形式。
【文檔編號】B01D67/00GK104096486SQ201410356019
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】張云飛, 張達, 黃阿敏, 沈紅梅 申請人:杭州創(chuàng)享環(huán)境技術(shù)有限公司