CN107698258A - 一种陶瓷膜涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷膜生产技术领域，具体是一种陶瓷膜涂覆方法。本发明包括以下步骤：陶瓷支撑体安装、浆料准备、陶瓷支撑体涂覆；其中浆料由碳化硅、烧结助剂、粘结剂和溶剂混合而成；其主要特点是依靠重力作用、涂膜液的黏附力和陶瓷支撑体表面毛细作用力将涂膜液均匀涂覆在陶瓷膜内通道表面。本发明的优点是具节约财力购买塑料薄膜、节约人力包裹和剥离塑料薄膜、减少难降解的塑料薄膜对环境的污染、涂覆过程简单、涂覆时间短(仅需要1min/支)、减少人工个性差异导致的膜层涂覆不均匀、不会出现涂覆不完整现象的特点。

Description

一种陶瓷膜涂覆方法
技术领域
本发明涉及陶瓷膜分离技术领域，特别涉及一种陶瓷膜涂覆方法。
技术背景
陶瓷膜因其机械强度高、耐酸碱、耐高温、化学稳定性好、耐有机溶剂、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等优点被广泛应用于特种分离、化工生产以及废水处理中，尤其是在含油废水处理、生物发酵液除杂浓缩、制糖工业除杂、氯碱工业精制盐水和烟草提取液的深度净化中应用特别突出。
然而，由于陶瓷膜生产过程中，过渡层和过滤层涂覆不均匀、膜层厚度不统一，导致陶瓷膜在实际应用中却存在很多缺陷：膜层开裂、膜层脱落、膜过滤精度差、孔径分布宽、渗透通量低、通量衰减快、膜污染严重和分离效率低。因而，提供一种涂覆均匀，可以标准化生产的陶瓷膜涂覆装置对于相关的工业应用具有重要价值。
在传统陶瓷膜生产过程中，涂膜工艺段采用的是人工浸渍提拉法，一方面需要花费大量的财力、物力和时间将陶瓷支撑体外表面包裹，防止浸渍提拉过程中涂膜液涂覆在膜管外表面；另一方面是包裹陶瓷支撑体外表面一般用的是塑料薄膜(低密度聚氯乙烯)，用量大，涂覆层烘干后在准备烧结前需要将塑料薄膜剥离，剥离过程需要消耗人力和时间，并且低密度聚乙烯难降解，作为固体废弃物严重污染环境。最主要的是该方法由于人工的个性差异陶瓷支撑体在浆料中浸渍时间、停留时间和提拉时间不一致，从而陶瓷膜膜层厚度不均匀，甚至还存在涂膜液没有完全覆盖膜通道的可能。
专利CN103193513B公开了一种空气喷涂技术涂覆过滤膜的方法，该方法效率高、作业性好。但是空气喷涂的涂料利用率低，喷雾分散多，且对设备要求高。
本发明要解决的技术问题如何提供一种不需要包裹工序，能够均匀涂覆每支膜管，实现高效利用涂料的标准化生产的装置及方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明的技术方案是：依靠重力作用、涂膜液的黏附力和陶瓷支撑体表面毛细作用力将涂膜液均匀涂覆在陶瓷膜内通道表面。具体技术方案如下：
一种陶瓷膜涂覆方法，其特征在于：包括以下步骤：陶瓷支撑体安装、浆料准备、陶瓷支撑体涂覆；其中浆料由碳化硅、烧结助剂、粘结剂和溶剂混合而成；
其中所述的陶瓷支撑体材质是三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、碳化硅、二氧化硅、莫来石、堇青石中的一种以上构成的复合陶瓷材料；碳化硅是指碳化硅晶须或碳化硅颗粒；
浆料为10～100μm碳化硅、烧结助剂、粘结剂、溶剂，按照质量百分比为10wt％-50wt％：1wt％-10wt％：0.5wt％-5wt％：40wt％-85wt％混合而成，各组分质量百分比之和为100％；
烧结助剂的粒径范围10～100μm；
粘结剂是由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种以上构成；
溶剂是水、乙醇或水和乙醇形成的混合物中的一种以上构成。
作为优选，上述的一种陶瓷膜涂覆方法中所述的陶瓷支撑体安装是将陶瓷支撑体安装于专门的装置，该专门的装置包括浆料罐、阀门、密封接头，其中浆料罐通过软管与下密封接头连接；与下密封接头对应的还有一个在垂直方向上垂直对应上密封接头；下密封接头和上密封接头安装在升降固定柱上，且上密封接头通过上密封接头固定杆连接于升降固定柱；下密封接头通过下密封接头固定杆连接于升降固定柱；升降固定柱上有一个升降电动机，且位于上密封接头固定杆下方；浆料罐内设置有电动搅拌器；在浆料罐与下密封接头之间的阀门包括有A阀门和B阀门，其中，A阀门用于控制浆料罐的出料量，B阀门用于控制下密封接头的进料量。
作为优选，上述的一种陶瓷膜涂覆方法中，在浆料中加入分散剂，分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、聚丙烯酸、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺的中一种或一种以上构成；其中浆料中碳化硅、烧结助剂、粘结剂、分散剂和溶剂的质量百分比为15wt％-40wt％：1wt％-8wt％：0.5wt％-5wt％：0.1wt％-3wt％：50wt％-80wt％混合而成，各组分质量百分比之和为100％。
作为优选，上述的一种陶瓷膜涂覆方法中在陶瓷支撑体涂覆步骤中陶瓷支撑体在升降电动机传动下以1～1000mm/s下降，并停留1～600s，再以1～1000mm/s的速度上升，停留1～600s。
具体实施过程如下：将第一支陶瓷支撑体两端分别安装在下密封接头和上密封接头上，其次是将配制好的涂膜液添加到浆料罐中，在电动搅拌器1作用下，浆料混合更加均匀，打开A阀门，让浆料通过软管4流到B阀门5处，且保证B阀门高于浆料罐2中的浆料液面，再打开B阀门，然后开启升降电动机，让陶瓷支撑体在升降电动机传动下以1～1000mm/s的速度下降，并停留1～600s，再以1～1000mm/s的速度上升，停留1～600s，让陶瓷支撑体内的残余浆料退回到软管中，最后从上下密封接头中取出已经涂覆好的陶瓷支撑体，一次涂覆过程完毕。第二支陶瓷支撑体涂覆过程如下：只需要将陶瓷支撑体安装到下密封接头和上密封接头上，按设定的程序下降、停留、上升和停留，最后从上下密封接头处取出陶瓷支撑体即可，不需要做其他操作。以此类推，涂覆完所有需要涂覆的陶瓷支撑体。
有益效果：本发明能够减少人工个性差异导致的膜层涂覆不均匀；不会出现涂覆不完整现象并且过程简单；涂覆时间短，仅需要1min/支；涂覆装置简单，浆料可重复利用，损耗低。
附图说明
图1为陶瓷膜涂覆装置的示意图
附图标号说明：1、电动搅拌器；2、浆料罐；3、A阀门；4、软管；5、B阀门；6、下密封接头；7、升降电动机；8、多孔碳化硅陶瓷支撑体；9、上密封接头；10、上密封接头固定杆；11、升降固定柱；12、下密封接头固定杆。
具体实施方式：
下面结合实施例进一步说明本发明，但并不是本发明内容范围的任何限制。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图发明示，进一步阐述本发明。
实施例1
首先准备一用于将陶瓷支撑体安装的专门装置，如附图1所示，该专门装置包括浆料罐2、阀门、密封接头，其中浆料罐2通过软管4与下密封接头6连接；与下密封接头6对应的还有一个在垂直方向上垂直对应上密封接头9；下密封接头6和上密封接头9安装在升降固定柱11上，且上密封接头9通过上密封接头固定杆10连接于升降固定柱11；下密封接头6通过下密封接头固定杆12连接于升降固定柱11；升降固定柱11上有一个升降电动机7，且位于上密封接头固定杆10下方；浆料罐2内设置有电动搅拌器1；在浆料罐2与下密封接头6之间的阀门包括有A阀门3和B阀门5，其中，A阀门3用于控制浆料罐2的出料量，B阀门5用于控制下密封接头6的进料量。
将10～100μm碳化硅与烧结助剂、粘结剂和溶剂按照质量百分比20wt％：4wt％：3wt％：73wt％混合，各组分质量百分比之和为100％；烧结助剂，粒径范围10～100μm；粘结剂是由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或一种以上构成；溶剂水和乙醇形成的混合物；机械搅拌混合均匀后并球磨3～6h，得到具有良好流延性的浆料；将第一支陶瓷支撑体两端分别安装在下密封接头6和上密封接头9上；将配制好的涂膜液添加到浆料罐2中，在电动搅拌器1作用下，浆料混合更加均匀，打开A阀门3，让浆料通过软管4流到B阀门5处，且保证B阀门5高于浆料罐2中的浆料液面，再打开B阀门5，然后开启升降电动机7，让陶瓷支撑体在升降电动机7传动下以10mm/s的速度下降，停留5s，再以10mm/s的速度上升，停留10s，让陶瓷支撑体内的残余浆料退回到软管4中，最后从下密封接头6和上密封接头9中取出已经涂覆好的陶瓷支撑体，一次涂覆过程完毕。打开B阀门5，设定多孔碳化硅陶瓷支撑体下降速度、停留时间和上升速度，在重力作用下浆料会均匀地涂覆在多孔碳化硅陶瓷支撑体内的孔道表面；第二支陶瓷支撑体涂覆过程如下：只需要将陶瓷支撑体安装到下密封接头6和上密封接头9上，按设定的程序下降、停留、上升和停留，最后从下密封接头6和上密封接头9处取出陶瓷支撑体即可，不需要做其他操作。以此类推，涂覆完所有需要涂覆的陶瓷支撑体。此程序适合涂覆过渡层，涂覆的膜层厚度偏厚。
实施例2
将10～100μm碳化硅与烧结助剂、粘结剂和溶剂按照质量百分比15wt％：4.5wt％：0.5wt％：80wt％混合，各组分质量百分比之和为100％；烧结助剂，粒径范围10～100μm；粘结剂是由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或一种以上构成；溶剂水和乙醇形成的混合物；机械搅拌混合均匀后并球磨3～6h，得到具有良好流延性的浆料；将第一支陶瓷支撑体两端分别安装在下密封接头6和上密封接头9上；将配制好的涂膜液添加到浆料罐2中，在电动搅拌器1作用下，浆料混合更加均匀，打开A阀门，让浆料通过软管4流到B阀门5处，且保证B阀门5高于浆料罐中2的浆料液面，再打开B阀门5，然后开启升降电动机7，让陶瓷支撑体在升降电动机7传动下以10mm/s的速度下降，停留5s，再以10mm/s的速度上升，停留10s，让陶瓷支撑体内的残余浆料退回到软管4中，最后从下密封接头6和上密封接头9中取出已经涂覆好的陶瓷支撑体，一次涂覆过程完毕。打开B阀门5，设定多孔碳化硅陶瓷支撑体下降速度、停留时间和上升速度，在重力作用下浆料会均匀地涂覆在多孔碳化硅陶瓷支撑体内的孔道表面；第二支陶瓷支撑体涂覆过程如下：只需要将陶瓷支撑体安装到下密封接头6和上密封接头9上，按设定的程序下降、停留、上升和停留，最后从上下密封接头处取出陶瓷支撑体即可，不需要做其他操作。以此类推，涂覆完所有需要涂覆的陶瓷支撑体。此程序适合涂覆过渡层，涂覆的膜层厚度偏厚。
实施例3
将0.02～10μm碳化硅与烧结助剂、粘结剂、分散剂和溶剂按照质量百分比25wt％：6wt％：3wt％：3wt％：63wt％混合；烧结助剂的粒径范围0.02～10μm；粘结剂和溶剂实施例1相同；分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、聚丙烯酸、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺的一种或一种以上构成；机械搅拌混合均匀并球磨6～12h，得到具有良好流延性的浆料；
将第一支陶瓷支撑体两端分别安装在下密封接头6和上密封接头9上，其次是将配制好的浆料添加到浆料罐2中，在电动搅拌器1作用下，浆料混合更加均匀，打开A阀门3，让浆料通过软管4流到B阀门5处，且保证B阀门5高于浆料罐2中的浆料液面，再打开B阀门5，然后开启升降电动机7，让陶瓷支撑体在升降电动机7传动下以20mm/s的速度下降，停留3s，再以20mm/s的速度上升，停留5s，让陶瓷支撑体内的残余浆料退回到软管4中，最后从上下密封接头中取出已经涂覆好的陶瓷支撑体，一次涂覆过程完毕。第二支陶瓷支撑体涂覆过程如下：只需要将陶瓷支撑体安装到下密封接头6和上密封接头9上，按设定的程序下降、停留、上升和停留，最后从下密封接头6和上密封接头9处取出陶瓷支撑体即可，不需要做其他操作。以此类推，涂覆完所有需要涂覆的陶瓷支撑体。此程序适合涂覆过滤层，涂覆厚度适中。
实施例4
将0.02～10μm碳化硅与烧结助剂、粘结剂、分散剂和溶剂按照质量百分比40wt％：8wt％：0.5wt％：0.5wt％：51wt％混合；烧结助剂的粒径范围0.02～10μm；粘结剂和溶剂实施例1相同；分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、聚丙烯酸、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺的一种或一种以上构成；碱性氨水溶液调pH值到10～12；机械搅拌混合均匀并球磨6～12h，得到具有良好流延性的浆料；
将第一支陶瓷支撑体两端分别安装在下密封接头6和上密封接头9上，其次是将配制好的浆料添加到浆料罐2中，在电动搅拌器1作用下，浆料混合更加均匀，打开A阀门，让浆料通过软管4流到B阀门5处，且保证B阀门5高于浆料罐中的浆料液面，再打开B阀门5，然后开启升降电动机7，让陶瓷支撑体在升降电动机7传动下以20mm/s的速度下降，停留3s，再以20mm/s的速度上升，停留5s，让陶瓷支撑体内的残余浆料退回到软管4中，最后从下密封接头6和上密封接头9中取出已经涂覆好的陶瓷支撑体，一次涂覆过程完毕。第二支陶瓷支撑体涂覆过程如下：只需要将陶瓷支撑体安装到下密封接头6和上密封接头9上，按设定的程序下降、停留、上升和停留，最后从下密封接头6和上密封接头9处取出陶瓷支撑体即可，不需要做其他操作。以此类推，涂覆完所有需要涂覆的陶瓷支撑体。此程序适合涂覆过滤层，涂覆厚度适中。
以上所述，仅为本发明专利较佳实施例而已，不能依次限定本发明专利实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所着的等效变化及修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种陶瓷膜涂覆方法，其特征在于：包括以下步骤：陶瓷支撑体安装、浆料准备、陶瓷支撑体涂覆；其中浆料由碳化硅、烧结助剂、粘结剂和溶剂混合而成；
其中所述的陶瓷支撑体材质是三氧化二铝、氧化钛、氧化锆、碳化硅、二氧化硅、莫来石、堇青石中的一种以上构成的复合陶瓷材料；碳化硅是指碳化硅晶须或碳化硅颗粒；
浆料为10～100μm碳化硅、烧结助剂、粘结剂、溶剂，按照质量百分比为10wt％-50wt％：1wt％-10wt％：0.5wt％-5wt％：40wt％-85wt％混合而成，各组分质量百分比之和为100％；
烧结助剂的粒径范围10～100μm；
粘结剂是由聚乙烯醇、甲基纤维、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种以上构成；
溶剂是水、乙醇或水和乙醇形成的混合物中的一种以上构成。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷膜涂覆方法，其特征在于：所述的陶瓷支撑体安装是将陶瓷支撑体安装于专门的装置，该专门的装置包括浆料罐(2)、阀门、密封接头，其中浆料罐(2)通过软管(4)与下密封接头(6)连接；与下密封接头(6)对应的还有一个在垂直方向上垂直对应上密封接头(9)；下密封接头(6)和上密封接头(9)安装在升降固定柱(11)上，且上密封接头(9)通过上密封接头固定杆(10)连接于升降固定柱(11)；下密封接头(6)通过下密封接头固定杆(12)连接于升降固定柱(11)；升降固定柱(11)上有一个升降电动机(7)，且位于上密封接头固定杆(10)下方；浆料罐(2)内设置有电动搅拌器(1)；在浆料罐(2)与下密封接头(6)之间的阀门包括有A阀门(3)和B阀门(5)，其中，A阀门(3)用于控制浆料罐(2)的出料量，B阀门(5)用于控制下密封接头(6)的进料量。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷膜涂覆方法，其特征在于：在浆料中加入分散剂，分散剂是由六偏磷酸钠、柠檬酸纳、聚丙烯酸、三乙醇胺、聚甲基丙烯酸胺的中一种或一种以上构成；其中浆料中碳化硅、烧结助剂、粘结剂、分散剂和溶剂的质量百分比为15wt％-40wt％：1wt％-8wt％：0.5wt％-5wt％：0.1wt％-3wt％：50wt％-80wt％混合而成，各组分质量百分比之和为100％。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷膜涂覆方法，其特征在于：在陶瓷支撑体涂覆步骤中陶瓷支撑体在升降电动机(7)传动下以1～1000mm/s下降，并停留1～600s，再以1～1000mm/s的速度上升，停留1～600s。
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