CN105921032B - 一种复合陶瓷膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合陶瓷膜及其制备方法，所述复合陶瓷膜包括具有流体通道的支撑体，进一步包括：加强层，所述加强层套在所述支撑体的外部，并在所述加强层和支撑体之间形成有渗透侧通道。本发明具有强度高、低成本等优点。

Description

一种复合陶瓷膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷膜，特别涉及复合陶瓷膜及其制备方法。
背景技术
陶瓷膜耐酸、耐碱、耐有机溶剂，机械强度大，可反向冲洗，抗微生物能力强，耐高温，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用。
多通道陶瓷膜支撑体制备过程中，径向断面上各处厚度不同，挤出成型时各处受力不可能完全均匀，得到的生坯各处密度会有不同。在烧结过程中，温度高于一定温度时，支撑体会处于流动状态，产生粘滞流动，促使固体颗粒间相对移动，形成紧密堆积，从而引起体积收缩和致密化。同时受重力影响，必然会造成支撑体在挤出、干燥和烧结过程中发生变形，导致相邻通道间以及最外侧通道与支撑体外缘之间支撑层的厚度不均匀。
因此，受制造工艺的影响，陶瓷膜成品的中间相邻通道之间支撑层的最薄处的厚度以及外层各通道与支撑体外缘支撑层的厚度都无法保证是完全相同的。中间相邻各 通道之间支撑层厚度不均一般不会对陶瓷膜的使用造成影响，因为在陶瓷膜系统工作运行过程中，各通道内壁在同一径向界面上受力基本相同，支撑层各方向受力抵消，不会造成各通道孔间支撑层损坏。而对于最外层各通道与支撑体外缘壁之间的支撑层则不同，支撑体外物料的工作压力低于各通道内物料的压力，也就是说在陶瓷膜运行过程中，最外层通道靠近支撑体外缘的支撑层是受力的，其受力方向沿通道径向朝外。如果最外层通道与外缘壁支撑层厚度各不相同，就必然存在一个最薄弱的地方，在陶瓷膜使用过程中，比较容易发生破裂。
在应用中，无论是进口还是国产陶瓷膜，均多次发生陶瓷膜最外侧通道与支撑体外缘之间的支撑体局部剥落，造成产水不合格、系统停机，影响生产正常运行。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种强度高、低成本的复合陶瓷膜。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复合陶瓷膜，所述复合陶瓷膜包括具有流体通道的支撑体，所述复合陶瓷膜进一步包括：
加强层，所述加强层套在所述支撑体的外部，并在所述加强层和支撑体之间形成有渗透侧通道。
根据上述的复合陶瓷膜，优选地，所述加强层的内壁具有自上而下的槽，所述渗透侧通道形成在所述槽与支撑体外缘之间的空间。
根据上述的复合陶瓷膜，可选地，所述复合陶瓷膜进一步包括：
支撑件，所述支撑件设置在所述支撑体和加强层之间；
所述渗透侧通道形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间。
根据上述的复合陶瓷膜，所述支撑件材料采用高分子聚合物和金属中的一种，或高分子聚合物与金属的复合物。
根据上述的复合陶瓷膜，所述支撑件为网格形或螺旋形。
根据上述的复合陶瓷膜，优选地，所述支撑件为螺旋形。
根据上述的复合陶瓷膜，优选地，所述加强层的材料采用合成橡胶、合成塑料中的至少一种，或合成橡胶、合成塑料中的至少一种与合成纤维或金属的复合物。
根据上述的复合陶瓷膜，优选地，所述合成橡胶、合成塑料及合成纤维是由一种以上含有双键的化合物单体；或可开环进行聚合的环状化合物单体通过加聚反应形成的高分子聚合物，或由含有相同或不同官能团的一种以上单体物质通过缩聚反应形成的高分子聚合物。
本发明的目的还在于提供一种方法简单的复合陶瓷膜的制备方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种复合陶瓷膜的制备方法，所述复合陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
（A1）制备支撑体；
（A2）将加强层套在支撑体上，在所述加强层和支撑体之间形成有渗透侧通道。
根据上述的复合陶瓷膜的制备方法，可选地，所述制备方法进一步包括步骤：
（B1）支撑件设置在所述支撑体的外缘；所述渗透侧通道形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间；
步骤（B1）处于步骤（A1）、（A2）之间。
根据上述的复合陶瓷膜的制备方法，可选地，所述制备方法进一步包括步骤：
（A3）加热所述加强层，收缩的加强层箍在支撑体和支撑件外侧。
根据上述的复合陶瓷膜的制备方法，优选地，所述加强层的内壁具有自上而下的槽，所述渗透侧通道形成在所述槽与支撑体外缘之间的空间。
为了更好地贴合支撑体，优选地，所述加强层的材料采用合成橡胶、合成塑料中的至少一种，或合成橡胶、合成塑料中的至少一种与合成纤维或金属的复合物；所述合成橡胶、合成塑料及合成纤维是由一种以上含有双键的化合物单体；或可开环进行聚合的环状化合物单体通过加聚反应形成的高分子聚合物，或由含有相同或不同官能团的一种以上单体物质通过缩聚反应形成的高分子聚合物。故而，所述合成橡胶包括丁苯橡胶（SBR)、异戊橡胶、顺丁橡胶（BR）、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、丁基橡胶等；所述合成塑料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP)、聚丁烯（PB）、聚氯乙烯（PVC）、聚氟乙烯（PVF）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA）、全氟（乙烯-丙烯）塑料（FEP）、聚酰胺（PA)、聚碳酸酯（PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸酯共聚物（ABA）、丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物（AES）、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物（AMMA）、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯共聚物（ASA）、聚苯醚(PPO)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTP)、聚芳香酯（ARP）、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯/甲基丙烯酸共聚物（EMA）、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物（EPD）、乙烯-丙烯共聚物（EPM）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚甲醛（POM）、聚砜（PSU）、热塑性弹性体（TPE）、热塑性聚氨酯（TPU）、有机硅塑料、醚酯型热塑弹性体、聚烯烃热塑弹性体、苯乙烯热塑性弹性体、热塑性聚酯、热塑性聚氨酯等；所述合成纤维包括聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维等，形态为单丝、多丝、由单丝或多丝编织而成的纤维绳或纤维网。
本发明的目的还在于提供一种方法简单的复合陶瓷膜的制备方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种复合陶瓷膜的制备方法，所述复合陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
（A1）制备陶瓷膜支撑体；
（A2）将加强层套在支撑体上，所述加强层的内壁具有自上而下的槽，所述槽与支撑体外缘之间的空间形成为渗透侧通道。
为了使加强层更紧地套在支撑体上，可选地，所述制备方法进一步包括步骤：
（A3）加热所述加强层，收缩的加强层箍在支撑体和支撑件外侧。
本发明的目的还在于提供一种方法简单的复合陶瓷膜的制备方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种复合陶瓷膜的制备方法，所述复合陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
（A1）制备陶瓷膜支撑体；
（B1）支撑件设置在所述支撑体的外缘；
（A2）将加强层套在支撑体和支撑件上，所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间形成为渗透侧通道；
（A3）加热所述加强层，收缩的加强层箍在支撑体和支撑件外侧。
为了更好地形成渗透侧通道，所述支撑件为网格形或螺旋形。
为了更好地形成渗透侧通道，优选地，所述支撑件为螺旋形。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1．加强层紧密地贴合在陶瓷膜支撑体外侧，给支撑体施加一定的压力，在陶瓷膜运行中，有效地平衡支撑体外壁所承受的液体压力，防止陶瓷膜的破裂，减少生产损失；
2．加强层可以起到膜壳的作用，减少膜壳投资；同时，大大减少了渗透侧的死体积。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的复合陶瓷膜的剖视结构图；
图2是根据本发明实施例2的复合陶瓷膜的剖视结构图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例1的复合陶瓷膜的剖视结构图，如图1所示，所述复合陶瓷膜包括：
具有流体通道5的呈蜂窝状的陶瓷膜支撑体1及陶瓷膜2，陶瓷膜及其支撑体是本领域的现有技术，在此不再赘述；
加强层3，所述加强层套在所述支撑体的外部，所述加强层的内壁具有自上而下排列的槽4，所述槽与支撑体外缘之间的空间形成为渗透侧通道，所述渗透侧通道形成在所述槽与支撑体外缘之间的空间。
实施例2：
图2示意性地给出了本发明实施例2的复合陶瓷膜的结构图，如图2所示，所述复合陶瓷膜包括：
具有流体通道5的陶瓷膜支撑体1及陶瓷膜2，陶瓷膜及其支撑体是本领域的现有技术，在此不再赘述；
加强层3，所述加强层套在所述支撑体的外部；
支撑件8，所述支撑件设置在所述支撑体和加强层之间；渗透侧通道6形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间，渗透侧通道6连通出口7。
实施例3：
根据本发明实施例1的陶瓷膜的应用例。
在该应用例中，几何尺寸：陶瓷膜膜管支撑体外径41mm，通道直径6mm，通道数量19，长度1000mm。加强层材质为PFA塑料，其中PFA管厚度为2mm，内径为41mm，PFA管紧密地套在陶瓷膜支撑体上。在PFA管的内壁设置有螺旋的自上而下的三角形沟槽，沟槽深度为0.5mm，形成陶瓷膜渗透侧流体通道。
实施例4：
根据本发明实施例2的陶瓷膜的应用例。
在该应用例中，几何尺寸：陶瓷膜膜管支撑体外径41mm，通道直径6mm，通道数量19，长度1000mm。加强层材质为PFA塑料，其中PFA管厚度为2mm，内径为45mm，PFA管侧面带两个渗透侧出口支管。支撑件采用螺旋形不锈钢丝，不锈钢钢丝外径为2mm。

Claims (9)

1.一种复合陶瓷膜，其特征在于：所述复合陶瓷膜包括具有流体通道的支撑体，所述复合陶瓷膜进一步包括：加强层，且所述加强层套在所述支撑体的外部，并在所述加强层和支撑体之间形成有渗透侧通道；所述加强层的内壁具有自上而下排列的槽，所述渗透侧通道形成在所述槽与支撑体外缘之间的空间；所述加强层的材料采用合成橡胶、合成塑料中的至少一种，或合成橡胶、合成塑料中的至少一种与合成纤维或金属的复合物。
2.根据权利要求1所述的一种复合陶瓷膜，其特征在于：所述复合陶瓷膜进一步包括：支撑件，所述支撑件设置在所述支撑体和加强层之间；所述支撑件材料采用高分子聚合物和金属中的一种，或高分子聚合物与金属的复合物；所述支撑件为网格形或螺旋形；所述复合陶瓷膜的支撑件设置在所述支撑体的外缘；所述渗透侧通道形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合陶瓷膜，其特征在于：所述复合陶瓷膜包括支撑体、支撑件和加强层，支撑件设置在所述支撑体和加强层之间；所述复合陶瓷膜的加强层箍在支撑体和支撑件外侧。
4.一种复合陶瓷膜的制备方法，所述复合陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
（A1）制备支撑体；
（A2）将加强层套在支撑体上，在所述加强层和支撑体之间形成渗透侧通道；
（B1）支撑件设置在所述支撑体的外缘；所述渗透侧通道形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间，步骤（B1）处于步骤（A1）、（A2）之间；
（A3）加热所述加强层，收缩的加强层箍在支撑体和支撑件外侧。
5.根据权利要求4所述的复合陶瓷膜的制备方法，所述复合陶瓷膜包括具有流体通道的支撑体，所述复合陶瓷膜进一步包括：加强层，且所述加强层套在所述支撑体的外部，并在所述加强层和支撑体之间形成有渗透侧通道。
6.根据权利要求4或5所述的复合陶瓷膜的制备方法，所述加强层的内壁具有自上而下排列的槽，所述渗透侧通道形成在所述槽与支撑体外缘之间的空间；所述加强层的材料采用合成橡胶、合成塑料中的至少一种，或合成橡胶、合成塑料中的至少一种与合成纤维或金属的复合物。
7.根据权利要求4中所述的复合陶瓷膜的制备方法，所述支撑件设置在所述支撑体和加强层之间，所述渗透侧通道形成在所述支撑体、支撑件和加强层之间的空间。
8.根据权利要求4或7中任何一项所述的复合陶瓷膜的制备方法，所述支撑件材料采用高分子聚合物和金属中的一种，或高分子聚合物与金属的复合物。
9.根据权利要求4或7中任何一项所述的复合陶瓷膜的制备方法，所述支撑件为网格形或螺旋形。
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