一種多孔陶瓷膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷膜的制備方法，屬于多孔陶瓷膜制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷膜又稱無(wú)機(jī)陶瓷膜，是以無(wú)機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。請(qǐng)注意，“CT膜”并非陶瓷膜的別名，該稱謂實(shí)為非專(zhuān)業(yè)人士對(duì)陶瓷膜英文簡(jiǎn)稱的一種錯(cuò)誤表述。陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)(或液體)透過(guò)膜，大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、再生性能好、分離過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品、飲料、植(藥)物深加工、生物醫(yī)藥、發(fā)酵、精細(xì)化工等眾多領(lǐng)域，可用于工藝過(guò)程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。陶瓷膜是無(wú)機(jī)膜中的一種，屬于膜分離技術(shù)中的固體膜材料，主要以不同規(guī)格的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦和氧化硅等無(wú)機(jī)陶瓷材料作為支撐體，經(jīng)表面涂膜、高溫?zé)贫?。商品化的陶瓷膜通常具有三層結(jié)構(gòu)(多孔支撐層、過(guò)渡層及分離層)，呈非對(duì)稱分布，其孔徑規(guī)格為0.8nm?ιμπι不等，過(guò)濾精度涵蓋微濾、超濾、納濾級(jí)別。
[0003]根據(jù)支撐體的不同，陶瓷膜的構(gòu)型可分為平板、管式、多通道三種。陶瓷膜由于耐酸堿、耐高溫和在極端環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性，又由于商品化的陶瓷膜孔徑較小(通常小于
0.2μπι)，可以成功地實(shí)現(xiàn)分子級(jí)過(guò)濾，因此其主要用于對(duì)液態(tài)、氣態(tài)混合物進(jìn)行過(guò)濾分離，可以取代傳統(tǒng)的離心、蒸發(fā)、精餾、過(guò)濾等分離技術(shù)，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，在石油和化學(xué)工業(yè)等苛刻環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用前景。相較于傳統(tǒng)聚合物分離膜材料，陶瓷膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑;機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗;抗微生物能力強(qiáng);耐高溫;孔徑分布窄、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，在食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其市場(chǎng)銷(xiāo)售額以30%的年增長(zhǎng)率發(fā)展著。陶瓷膜的不足之處在于孔隙不均一、使用后容易堵塞，難以反沖洗，膜污染嚴(yán)重。因此研究出一種抗污染、孔徑均一的陶瓷膜，在相關(guān)領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前生產(chǎn)的陶瓷膜孔隙不均一，使用后容易堵塞，導(dǎo)致陶瓷膜反沖洗困難、膜污染嚴(yán)重的弊端，提供了一種以長(zhǎng)石、石英為原料制得球型陶瓷生坯，包埋經(jīng)海藻酸鈉包裹的過(guò)氧化鈉和水，煅燒反應(yīng)生成氧氣和氫氧化鈉，形成微孔，放入有機(jī)溶液和植物提取液中浸泡，用針管抽出球型陶瓷中多余的混合液，使其均勻分布在孔隙間，在高溫下保溫，形成孔隙均一的膜的方法，本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，所得陶瓷膜孔隙均一，使用后不易堵塞，效果好。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)取1?2kg長(zhǎng)石，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?7%的氯化鈉溶液中浸泡20?30min，再用水流沖洗1?2次，去除污漬和雜質(zhì)，然后置于高速粉碎機(jī)中粉碎30?40min，再放入球磨機(jī)球磨50?60min，過(guò)70?90目篩，得長(zhǎng)石顆粒；
(2)取1?2kg石英，置于清水中浸泡30?40min，再用水流輕微沖洗1?2次，然后在通風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行自然風(fēng)干，待風(fēng)干后，放入粉碎機(jī)中粉碎30?40min，再置于碾磨機(jī)中碾磨成粉末，然后放入容器中，向其中加入上述制得的長(zhǎng)石顆粒，攪拌20?30min;
(3)待上述攪拌完成后，向其中加入0.8?1.0kg粘土顆粒，磁力攪拌混合均勾，再向其中加入去離子水，使其沒(méi)過(guò)混合物1?2cm浸泡30?40min，待浸泡完成后，分別加入50?60g明膠和70?90mL正丁醇，攪拌混合均勻，得漿料；
(4)將上述所得的楽料倒入模具中饒注成球型，在-105?-15°C下固化50?60min，待固化后，在壓力為50?60Pa，溫度為-20?20°C條件下干燥2?4天，得球型陶瓷生坯；
(5)取50?60g過(guò)氧化鈉和30?50mL水，分別置于塑料密封袋中，加入海藻酸鈉粘稠溶液浸泡15?25min后，加入上述制得的球型陶瓷生坯中，將其密封置于溫度為1000?1500°C下，煅燒4?6h，待煅燒完成后，取出以20°C/min的速度降溫至100?150°C ；
(6)待降溫完成后，放入40?50mL醋酸乙酯中，再分別加入20?30mL石油醚和30?40mL植物提取液，浸泡1?2h，邊浸泡邊用孔徑為1.3mm?1.5mm的針管抽出球型陶瓷中多余的混合液，待浸泡完成后，置于800?1000°C下保溫2?3h，再以25°C/min速度冷卻至室溫，即得一種多孔陶瓷膜。
[0006]所述的海藻酸鈉粘稠溶液是海藻酸鈉和水按固液比2:1混合而成。
[0007]所述的植物提取液的提取方法為:
(1)摘取1?2kg綠蘿葉、1?2kg吊蘭葉和1?2kg苧麻，分別放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?7%的氯化鈉溶液中浸泡30?40min后，用水流輕微沖洗1?2次，去除污漬和雜質(zhì)；
(2)待上述沖洗完成后，將綠蘿葉、吊蘭葉和苧麻置于通風(fēng)狀態(tài)下自然風(fēng)干，風(fēng)干后放入容器中，用搗碎機(jī)搗碎后，向其中加入30?40mL乙酸乙酯抽提2?3h，得植物提取液。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將二沉池污水經(jīng)粗濾過(guò)濾器處理后，再經(jīng)精密過(guò)濾器過(guò)濾，然后控制壓力為10?15MPa，用高壓管將精濾過(guò)的污水打入多孔陶瓷膜中，檢測(cè)出水濁度<
0.2NTU，SS<0.2mg/L，微生物、細(xì)菌、病原體、大腸桿菌去除率達(dá)99.9%以上，處理效果好，使用后陶瓷膜不易堵塞，膜沖洗容易，值得推廣與使用。
[0009]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低；
(2)所得陶瓷膜高孔隙率，孔隙均一，使用后不易堵塞，膜沖洗容易。
【具體實(shí)施方式】
[0010]首先取1?2kg長(zhǎng)石，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?7%的氯化鈉溶液中浸泡20?30min，再用水流沖洗1?2次，去除污漬和雜質(zhì)，然后置于高速粉碎機(jī)中粉碎30?40min，再放入球磨機(jī)球磨50?60min，過(guò)70?90目篩，得長(zhǎng)石顆粒;再取1?2kg石英，置于清水中浸泡30?40min，再用水流輕微沖洗1?2次，然后在通風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行自然風(fēng)干，待風(fēng)干后，放入粉碎機(jī)中粉碎30?40min，再置于碾磨機(jī)中碾磨成粉末，然后放入容器中，向其中加入上述制得的長(zhǎng)石顆粒，攪拌20?30min ；待上述攪拌完成后，向其中加入0.8?1.0kg粘土顆粒，磁力攪拌混合均勻，再向其中加入去離子水，使其沒(méi)過(guò)混合物1?2cm浸泡30?40min，待浸泡完成后，分別加入50?60g明膠和70?90mL正丁醇，攪拌混合均勻，得漿料;然后將上述所得的漿料倒入模具中澆注成球型，在-105?-15°C下固化50?60min，待固化后，在壓力為50?60Pa，溫度為-20?20°C條件下干燥2?4天，得球型陶瓷生還；取50?60g過(guò)氧化鈉和30?50mL水，分別置于塑料密封袋中，加入海藻酸鈉粘稠溶液浸泡15?25min后，加入上述制得的球型陶瓷生坯中，將其密封置于溫度為1000?1500°C下，煅燒4?6h，待煅燒完成后，取出以20°C/min的速度降溫至100?150°C;最后待降溫完成后，放入40?50mL醋酸乙酯中，再分別加入20?30mL石油醚和30?40mL植物提取液，浸泡1?2h，邊浸泡邊用孔徑為1.3mm?1.5mm的針管抽出球型陶瓷中多余的混合液，待浸泡完成后，置于800?1000°C下保溫2?3h，再以25°C/min速度冷卻至室溫，即得一種多孔陶瓷膜;所述的海藻酸鈉粘稠溶液是海藻酸鈉和水按固液比2:1混合而成;所述的植物提取液的提取方法為:摘取1?2kg綠蘿葉、1?2kg吊蘭葉和1?2kg苧麻，分別放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?7%的氯化鈉溶液中浸泡30?40min后，用水流輕微沖洗1?2次，去除污漬和雜質(zhì)；待上述沖洗完成后，將綠蘿葉、吊蘭葉和苧麻置于通風(fēng)狀態(tài)下自然風(fēng)干，風(fēng)干后放入容器中，用搗碎機(jī)搗碎后，向其中加入30?40mL乙酸乙酯抽提2?3h，得植物提取液。
[0011]實(shí)例1
首先取lkg長(zhǎng)石，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氯化鈉溶液中浸泡20min，再用水流沖洗1次，去除污漬和雜質(zhì)，然后置于高速粉碎機(jī)中粉碎30min，再放入球磨機(jī)球磨50min，過(guò)70目篩，得長(zhǎng)石顆粒;再取1kg石英，置于清水中浸泡30min，再用水流輕微沖洗1次，然后在通風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行自然風(fēng)干，待風(fēng)干后，放入粉碎機(jī)中粉碎30min，再置于碾磨機(jī)中碾磨成粉末，然后放入容器中，向其中加入上述制得的長(zhǎng)石顆粒，攪拌20min;待上述攪拌完成后，向其中加入
0.8kg粘土顆粒，磁力攪拌混合均勻，再向其中加入去離子水，使其沒(méi)過(guò)混合物lcm浸泡30min，待浸泡完成后，分別加入50g明膠和70mL正丁醇，攪拌混合均勻，得漿料;然后將上述所得的漿料倒入模具中澆注成球型，在_105°C下固化50min，待固化后，在壓力為50Pa，溫度為-20°C條件下干燥2天，得球型陶瓷生坯;取50g過(guò)氧化鈉和30mL水，分別置于塑料密封袋中，加入海藻酸鈉粘稠溶液浸泡15min后，加入上述制得的球型陶瓷生坯中，將其密封置于溫度為1000°C下，煅燒4