CN112439323A - 一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，它涉及过滤材料生产方法技术领域。它包含以下操作步骤：第一步，将去离子水和碳化硅粉在容器中进行搅拌混合；第二步在搅拌容器中按比例加入有机硅聚合物、羧甲基纤维素；第三步，在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚；第四步，将搅拌容器中的混合物加入到打浆机中进行制浆得到混合物A；第五步，将混合物A再次倒入搅拌容器中进行搅拌并在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂混合得到混合物B；第六步，将混合物B加入到挤出成形设备中进行挤出得到管状毛坯；第七步，将管状毛坯放置到炉窑中进行烧制，它减少制作的成本，降低生产的周期，能够适应本行业的发展需求。

Description

一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法

技术领域

本发明涉及过滤材料生产方法技术领域，具体涉及一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，工业生产和日常生活中的水处理量不断增加。仅以水污染为例，我国77％的污水未经处理被直接排放，46.7％的河流受到污染，给人们的身体健康带来了极大的危害。在水处理领域，膜材料已成为实现流体分离、浓缩以及纯化等工艺过程的关键组件。与有机膜相比，无机陶瓷膜具有机械强度高、耐有机溶剂、耐磨损，抗微生物侵蚀、抗化学药剂侵蚀、膜孔不变形、抗污染能力强、操作简便、容易清洗等诸多优势，代表了水处理技术的发展方向。

无机陶瓷膜首先在法国的乳品业及葡萄酒业得到工业化应用，后逐渐扩展到食品工业、环境工程、生物医学、化工石油等领域。无机膜的研究与开发在主要工业国家受到了广泛的重视，国内对陶瓷膜的研究始于上世纪90年代后期，主要集中在氧化铝膜材料，并在污水处理方面开展了应用，取得了良好的效益。

但是在工业废水方面，其废水往往存在排放量大、高温、高碱度、高酸度、含重金属等特点，对无机陶瓷膜的过滤性能提出了更高的要求，目前广泛使用的氧化铝膜材料，难以抵抗强酸、强碱环境，缩短了氧化铝膜材料的使用寿命，加快了膜材的更换周期，极大的提升了污水处理成本。此外，氧化铝膜材料亲水性能一般，导致处治水的通量低，使污水处理效率低，在一定程度上也提高了治污成本。

碳化硅化学稳定性极好，耐强酸、碱，可在pH值0-14的范围内使用，且亲水性能好，其性能特点使碳化硅陶瓷膜在污水处理方面具有天然的优势，是今后无机陶瓷膜发展的重要方向。但是要实现碳化硅陶瓷膜的工业化生产，还需要在碳化硅陶瓷膜的结构组成、孔特征、成型工艺、膜涂覆、烧成工艺等方面进行设计优化，使碳化硅陶瓷膜材料具有良好的机械强度、化学稳定性及过滤性能，这仍是本领域研究的难点。

但是，传统的碳化硅陶瓷超滤膜的内部均设置有支持层，增加其结构的强度，也增加了加工的工序和加工的成本，同时还增加了碳化硅陶瓷超滤膜的自身重量，安装不便，不能适应行业的发展需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，它去处传统的支撑层，减少碳化硅陶瓷超滤膜的制作流程，减少制作的成本，降低生产的周期，能够适应本行业的发展需求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，包含以下操作步骤：第一步，将去离子水和碳化硅粉在容器中进行搅拌混合；第二步在搅拌容器中按比例加入有机硅聚合物、羧甲基纤维素；第三步，在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚；第四步，将搅拌容器中的混合物加入到打浆机中进行制浆得到混合物A；第五步，将混合物A再次倒入搅拌容器中进行搅拌并在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂混合得到混合物B；第六步，将混合物B加入到挤出成形设备中进行挤出得到管状毛坯；第七步，将管状毛坯放置到炉窑中进行烧制。

优选的是，本发明在搅拌容器中添加去离子水、碳化硅粉、机硅聚合物、羧甲基纤维素、马来酸单丁酯、甲基乙烯基醚的比例为10:8:0.5:1:0.5:2。

优选的是，本发明在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚时的搅拌温度为80℃，搅拌速度为2000rpm/h,搅拌时间为60min。

优选的是，本发明在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂时的搅拌温度为100℃，搅拌速度为1500rpm/h,搅拌时间为30min。

优选的是，本发明将管状毛坯放置到炉窑中，炉窑的设定温度为1300-1400℃，烧制时间设置为8h，保温时间设置为2h。

优选的是，本发明碳化硅粉的平均粒度为1μm。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它去处传统的支撑层，减少碳化硅陶瓷超滤膜的制作流程，减少制作的成本，降低生产的周期，能够适应本行业的发展需求。

具体实施方式

本具体实施方式采用的技术方案是它包含以下操作步骤：第一步，将去离子水和碳化硅粉在容器中进行搅拌混合；第二步在搅拌容器中按比例加入有机硅聚合物、羧甲基纤维素；第三步，在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚；第四步，将搅拌容器中的混合物加入到打浆机中进行制浆得到混合物A；第五步，将混合物A再次倒入搅拌容器中进行搅拌并在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂混合得到混合物B；第六步，将混合物B加入到挤出成形设备中进行挤出得到管状毛坯；第七步，将管状毛坯放置到炉窑中进行烧制。

具体的，本发明按照10:8:0.5:1:0.5:2的比例将去离子水、碳化硅粉、机硅聚合物、羧甲基纤维素、马来酸单丁酯、甲基乙烯基醚添加至搅拌容器，在搅拌温度为80℃、搅拌速度为2000rpm/h的条件下搅拌60min，然后在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂，在搅拌温度为100℃、搅拌速度为1500rpm/h的条件下搅拌时间为30min；然后加入到挤出成形设备中进行挤出得到管状毛坯；接下来将管状毛坯放置到设定温度为1300-1400℃炉窑中烧制8h并保温2h。其中碳化硅粉的平均粒度为1μm。

本发明的机硅聚合物是分子结构中含有硅元素，且硅原子上连接有有机官能团的聚合物。按其化学结构和性能，可分为三类：(1)硅油。为低分子量线型结构聚合物。(2)硅橡胶。为高分子量线型结构聚合物。(3)硅树脂。含有活性基团，可进一步固化的线型结构聚合物。具有耐化学腐蚀、耐热、耐寒及憎水等特性。

本发明的甲基乙烯基醚在酸性条件下易水解为甲醇和乙醛:在微量氯化氢催化下可与甲醇发生加成反应生成二甲醇缩乙醛;与氯化氢、嗅化氢可发生剧烈的加成反应。极易聚合，可自身聚合，也可一与顺丁烯二酸酥 ,醋酸乙烯醋及丙烯睛等生成共聚物，可与酚缩合为树脂、由乙炔与甲醇在甲醇钾催化下加成制得。主要用作聚合物的单体，其共聚物用于制取涂料、增塑剂及聚苯乙烯树脂的改进剂。

本发明的羧甲基纤维素是自然界中分布最广、含量最多的多糖，来源十分丰富。当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面。羧甲基化反应是醚化技术的一种。纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素（CMC），其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用，广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业，是最重要的纤维素醚类之一。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：它去处传统的支撑层，减少碳化硅陶瓷超滤膜的制作流程，减少制作的成本，降低生产的周期，能够适应本行业的发展需求。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于它包含以下操作步骤：第一步，将去离子水和碳化硅粉在容器中进行搅拌混合；第二步在搅拌容器中按比例加入有机硅聚合物、羧甲基纤维素；第三步，在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚；第四步，将搅拌容器中的混合物加入到打浆机中进行制浆得到混合物A；第五步，将混合物A再次倒入搅拌容器中进行搅拌并在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂混合得到混合物B；第六步，将混合物B加入到挤出成形设备中进行挤出得到管状毛坯；第七步，将管状毛坯放置到炉窑中进行烧制。

2.根据权利要求1所述的一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的在搅拌容器中添加去离子水、碳化硅粉、机硅聚合物、羧甲基纤维素、马来酸单丁酯、甲基乙烯基醚的比例为10:8:0.5:1:0.5:2。

3.根据权利要求1所述的一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的在搅拌容器中加入马来酸单丁酯和甲基乙烯基醚时的搅拌温度为80℃，搅拌速度为2000rpm/h,搅拌时间为60min。

4.根据权利要求1所述的一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的在搅拌容器中加入陶瓷粘合剂和造孔剂时的搅拌温度为100℃，搅拌速度为1500rpm/h,搅拌时间为30min。

5.根据权利要求1所述的一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的将管状毛坯放置到炉窑中，炉窑的设定温度为1300-1400℃，烧制时间设置为8h，保温时间设置为2h。

6.根据权利要求1所述的一种去支撑层低成本高通量碳化硅陶瓷超滤膜的制备方法，其特征在于：所述的碳化硅粉的平均粒度为1μm。