CN114345143A - 高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液及分离层膜层制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液及分离层膜层制备方法，高通量碳化硅陶瓷过滤体由载体以及附在载体表面的分离层构成，分离层膜层浆液由碳化硅粉、第二助剂与水混合制成，并且pH值控制在6‑10，以使得浆液中的碳化硅粉颗粒具有与载体表面携带同性电荷；具有一定粒径错配比的碳化硅粉包括碳化硅粉III和碳化硅粉IV，碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的3‑8倍。本发明通过优化浆液配方，使其在涂覆时避免因毛细过滤和薄膜形成过程中碳化硅细小颗粒进入载体的微孔内，可实现在平均孔径10μm以上碳化硅载体上直接涂覆平均孔径在200nm以下的分离层，在涂覆时有效阻止碳化硅细小颗粒进入载体的微孔内。

Description

高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液及分离层膜层制 备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷过滤体技术领域，具体而言涉及一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液及分离层膜层制备方法。

背景技术

传统碳化硅过滤体制备结构采用三明治结构即为支撑层，中间层和分离层。支撑层是膜的载体，主要保证膜的机械强度。分离层起真正过滤分离作用。因为载体孔径往往是分离层颗粒的至少25倍以上。在现有的工艺中，在支撑层和分离层之间，需涂中间层，防止分离层制备过程中的颗粒向支撑层渗透。

结合图1所示的传统工艺的制备流程，其制备过程至少需要进行3次烧结，因为制备工艺相对复杂，成本高，产品因为需多次涂覆，成品率低，通量低。传统工艺中，每次涂覆高温烧结后(通常需要在2000-2400摄氏度、惰性气体如氩气保护条件下烧结),需对其进行高温氧化(在700-1200摄氏度，通空气条件下进行)，以此来去除高温烧结残留下来的碳，这些碳来源于坯体或者涂膜浆料含粘合剂、分散剂等有机物。如果不去除碳，由于碳是疏水性物质，在涂膜时候浆料里溶剂/水很难通过毛细管力进入载体孔内，因为无法最终形成涂膜。

因此在传统工艺里，需在高温烧结后对产品进行氧化处理。载体在氧化后，碳的去除使得表面亲水，孔径也相对变大，因而有利于浆料溶剂/水通过毛细管力进入载体孔内最终形成涂膜，但这需要涂膜浆料里的涂层颗粒粒径足够大才能使其不因毛细管力入载体。

现有技术文献：

专利文献1：CN1980720A多孔陶瓷体及其生产方法

专利文献2：CN104520254A包括碳化硅的陶瓷本体及其形成方法

发明内容

本发明目的在于提供一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液及分离层膜层制备方法，优化膜层浆料和制备工艺，降低表面张力，使膜层浆料在载体为疏水情况下(即载体烧结后不进行氧化除碳，而是保留残留的碳)，仍可利用毛细管力进行涂覆分离层膜层浆液，利用载体表面和涂层颗粒带同性电荷，利用同性相斥作用，将膜层细小颗粒涂在平均孔径为10um以上的载体上。

根据本发明的目的的第一方面提出一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液，所述高通量碳化硅陶瓷过滤体由载体以及附在载体表面的分离层构成，所述分离层膜层浆液由具有一定粒径错配比的碳化硅粉、助剂与水混合制成，所述浆液中的碳化硅粉颗粒与高通量碳化硅陶瓷过滤体的载体表面携带同性电荷，例如可通过浆液的流体特性调控和/或pH调节实现，以使得所述浆液中的碳化硅粉颗粒具有与高通量低成本碳化硅陶瓷过滤体的载体表面携带同性电荷。

其中，前述具有一定粒径错配比的碳化硅粉包括碳化硅粉III和碳化硅粉IV，碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的3-8倍。

优选地，所述碳化硅粉III的中值粒径在0.5-6um之间,所述碳化硅粉IV的中值粒径在0.1-3um之间。

优选地，所述第二助剂包括粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂以及表面活性剂，其中，碳化硅粉III、碳化硅粉IV、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、表面活性剂和水的质量比为(5-15):(5-15):(3-10):(5-15):(0-1.5):(0-1.5):(1-5):(50-80)。

优选地，所述浆液pH值控制在6-10之间。

根据本发明第二方面还提出一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，包括以下步骤：

采用上述分离层膜层浆液，载入碳化硅载体的通道内，并在膜层浆液到达载体顶部时保持预定的时间后释放通道里的膜层浆液，形成通道膜层；

干燥通道膜层；

在气氛保护条件下，通过高温重结晶烧结通道膜层，形成具有微孔的分离层；以及

对分离层进行高温氧化烧结，去除分离层残留的碳。

优选地，将碳化硅载体竖立，将膜层浆液从载体底部载入通道，待膜层浆液到达载体顶部，保持预定时间后释放通道里的膜层浆液，形成通道膜层。

优选地，保持时间在3-15s，尤其是控制在5-10s之间。

优选地，碳化硅载体具有至少一个通道，通道的壁上包括具有第一均值孔径的微孔结构，分离层的微孔具有第二均值孔径，所述第一均值孔径是第二均值孔径的20倍以上。

优选地，所述第一均值孔径为10μm以上，第二均值孔径在200nm以下，尤其是150-200nm。

根据本发明第三方面还提出一种根据前述方法在高通量碳化硅陶瓷过滤体的载体上制备的分离层。

与现有技术相比，本发明对陶瓷过滤体的制备工艺进行调整优化，去除传统工艺中的中间层以及中间层的制备过程，通过膜层浆液配方优化，在载体烧结制备后，不进行氧化除碳，利用残留的碳起到一定堵载体微孔的作用，从而降低分离层碳化硅小颗粒进入载体孔内的概率，同时结合膜层浆液的颗粒与载体表面的同性电荷排斥作用，使膜层浆液在涂覆时避免因毛细过滤和薄膜形成过程中细小颗粒进入载体的微孔内。

通过本发明的工艺优化，可在平均孔径10um以上碳化硅载体上直接涂覆平均孔径在200nm以下的碳化硅膜分离层，使碳化硅膜在超滤应用水平上实现2次烧结即完成过滤体制备，避免了以往陶瓷膜需多层结构(载体、中间层以及分离层)以及至少3次烧成的不足，由于减少中间层的制备，大幅降低了生产成本，且提高产品的合格率。

同时，本发明制备的陶瓷过滤体，仅由碳化硅载体和分离层构成，实现在大孔径载体上的高倍率孔径的分离层的制备，不包含中间层，对比现有同等孔径规格的过滤膜产品，本发明通量可大幅提升，经测试的通量提升达到30％以上。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是现有传统工艺采用三步烧结与氧化的制备陶瓷过滤膜工艺路线图。

图2本发明示例性实施例的去除中间层的制备陶瓷过滤膜的工艺路线图。

图3是本发明示例性实施例的陶瓷过滤膜的制备过程示例。

图4是本发明示例性实施例的陶瓷过滤膜的制备过程中碳化硅载体的制备过程示例。

图5是本发明示例性实施例的陶瓷过滤膜的制备过程中分离层的制备与去碳过程示例。

图6是采用图1所示传统工艺制备的包含载体、中间和分离层的陶瓷体的示意图。

图7是采用实施例1的陶瓷过滤膜制备方法制得的碳化硅陶瓷膜的示意图，其中不包含中间层。

图8是采用实施例1的陶瓷过滤膜制备方法制得的碳化硅陶瓷膜的载体孔径测试图，其中载体孔径均值为10.5μm。

图9是采用实施例1的陶瓷过滤膜制备方法制得的碳化硅陶瓷膜的分离层的孔径测试图，其中分离层孔径均值为0.15μm。

图10是采用实施例2的陶瓷过滤膜制备方法制得的碳化硅陶瓷膜的载体孔径图，其中不包含中间层，载体孔径均值为15μm。

图11是采用实施例2的陶瓷过滤膜制备方法制得的碳化硅陶瓷膜的分离层的孔径测试图，其中分离层孔径均值为0.2μm。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包含本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

如图1所示的传统三明治结构的陶瓷膜的制备工艺，制备过程需要至少进行3次烧结，并且在每次涂覆高温烧结后，需对其进行高温氧化，以去除高温烧结残留下来的碳，因为制备工艺相对复杂，成本高，产品因为需多次涂覆，成品率低。如图6所示为根据传统烧结工艺制备的具有典型三明治结构的陶瓷膜的示例图，其具有典型的载体、中间层和分离层结构，并且中间层的孔径均值是分离层的孔径均值的约2倍，而且由于中间层的存在以及其与分离层的孔径的低倍尺寸，造成通量受影响，造成一定程度的降低。

如图2所示，本发明旨在提出一种改进的陶瓷过滤膜的制备方法，去除中间层及其制备过程，采用在载体基础上单次直接覆分离层工艺，即载体烧结后，直接涂覆分离层，烧结后再进行除碳即可。通过优化烧结工艺，并优化制膜液配方，使其在涂覆时避免因毛细过滤和薄膜形成过程中碳化硅细小颗粒进入载体的微孔结构内，可实现在平均孔径10μm以上的碳化硅载体上直接涂覆平均孔径为150nm微孔的分离层，在涂覆时有效阻止膜层浆液的碳化硅细小颗粒进入载体的孔内。由此，可避免陶瓷膜传统制备工艺中需多次涂覆即至少2次涂覆(先在载体上涂中间层，再在中间层上涂分离层)和3次烧结的不足，从而降低生产成本，提高产品合格率。由于中间层的去除，同等孔径的陶瓷膜的通量可大幅提升。

本发明的制备方法尤其是适用于在大孔径载体的基础上制备微孔结构的孔径相差达到20倍以上的分离层的陶瓷过滤膜，在所制备的陶瓷过滤膜结构中，仅由大孔径的载体以及附在载体表面的分离层构成，尤其是载体微孔的平均孔径值(第一孔径D1)是分离层微孔的平均孔径值(第二孔径D2)的20倍或者20倍以上，在以下的实施例中，我们以在具有平均孔径10μm及以上的微孔结构的碳化硅载体上，直接涂覆平均孔径小于0.2μm的微孔结构的分离层为例进行进一步说明。

如附图所示，我们更加具体地阐述本发明的制备方法的示例性实现。

如图3所示的制备工艺过程，其过程包含：制备多通道管状坯体，并高温烧结多通道管状坯体，制备出具有第一均值孔径的微孔结构的载体；竖立载体，将膜层浆液从制备得到的载体底部载入通道，待膜层浆液到达所述载体顶部，保持预定时间后，释放通道里的膜层浆液，形成通道膜层；其中所述膜层浆液的颗粒与所述载体表面携带同性电荷；干燥通道膜层；在惰性气氛保护条件下，高温烧结所述通道膜层，形成具有第二均值孔径的微孔结构，制作出分离层；以及对分离层进行高温氧化烧结，去除残留碳。

作为本发明的一个具体的示例，以高通量低成本的碳化硅陶瓷过滤膜的制备为例，其过程包含：

将具有第一粒径错配比的碳化硅粉与第一助剂和水混合后，挤出成型多通道管状坯体，再对坯体进行高温烧结，通过坯体重结晶，在通道的壁上形成具有第一均值孔径的微孔结构，制作出载体；

竖立载体，将膜层浆液从载体底部载入每个通道，待膜层浆液到达载体顶部，保持预定时间后释放通道里的膜层浆液，形成通道膜层；其中所述膜层浆液由具有第二粒径错配比的碳化硅粉、第二助剂与水混合制成，并且浆液pH值控制在6-10之间；

干燥通道膜层；

在气氛保护条件下，通过高温烧结通道膜层，形成具有第二均值孔径的微孔结构，制作出分离层；以及

对分离层进行高温氧化烧结，去除分离层残留的碳。

尤其希望的是，在坯体重结晶前，还包含对多通道管状坯体的干燥。例如，将多通道管状坯体在干燥室内干燥24-48小时，干燥室内控制的环境条件为：相对湿度20-60％，温度25-50℃。干燥过程中，对坯体通道通热空气，流速0.5-2m/s。

优选地，所述具有第一粒径错配比的碳化硅粉包含碳化硅粉I和碳化硅粉II，所述碳化硅粉I的中值粒径为碳化硅粉II的中值粒径的5-30倍。尤其是，所述碳化硅粉I的中值粒径在10-30μm之间；碳化硅粉II的中值粒径在0.5-6μm之间。

作为示例的第一助剂包含粘合剂、增塑剂以及分散剂，。尤其优选地，碳化硅粉I、碳化硅粉II、粘合剂、增塑剂、分散剂与水的质量比为(50-75)：(10-20)：(4-8)：(1-3)：(1-3)：(10-20)。

优选地，前述粘合剂尤其可选择甲基羟乙基纤维素或聚乙烯醇，增塑剂采用聚乙二醇或邻苯二甲酸酯，分散剂采用丙烯酸类聚合物。

优选地，所述具有第二粒径错配比的碳化硅粉包含碳化硅粉III和碳化硅粉IV，碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的3-8倍。尤其是，碳化硅粉III的中值粒径在0.5-6μm之间,所述碳化硅粉IV的中值粒径在0.1-3μm之间。

尤其优选地，碳化硅粉III和碳化硅粉IV的中值粒径均可控制在0.1-1.5μm之间，以有效制备出200μm以下孔径的微孔结构。

应当理解，本发明实施例的中值粒径，也称为粒度中值。

作为示例的第二助剂包含粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂以及表面活性剂，其中，碳化硅粉III、碳化硅粉IV、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、表面活性剂和水的质量比为(5-15)：(5-15)：(3-10)：(5-15)：(0-1.5)：(0-1.5)：(1-5)：(50-80)。

优选地，碳前述粘合剂可采用甲基羟乙基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。增塑剂采用聚乙二醇或邻苯二甲酸酯；分散剂采用丙烯酸类聚合物；消泡剂采用硅氧烷聚醚类、表面活性剂采用醇类。

按照前述的质量比混合均匀后的膜层浆液，先通过如下预处理方法处理再载入通道中：

添加直径8-10mm氧化铝球，滚动碾磨12-48小时。

优选地，在本发明的一些实施例中，控制所述膜层浆液以20-100mm/s速度载入所述通道。更加优选地，膜层浆液到达载体顶部后，保持3-15秒，以实现有效涂覆，通过毛细孔作用形成膜层。

如此，通过膜层浆液配方优化，在载体烧结制备后，不进行氧化除碳，利用残留的碳起到一定堵载体微孔的作用，从而降低分离层碳化硅小颗粒进入载体孔内的概率，同时结合膜层浆液的颗粒与载体表面的同性电荷排斥作用，使膜层浆液在涂覆时避免因毛细过滤和薄膜形成过程中细小颗粒进入载体的微孔内。

可选地，膜层浆液的配置过程中，可通过多种方式来调控使得其颗粒(碳化硅颗粒)与载体表面携带同性电荷，例如通过流体(浆液)特性调节、pH调节等，可采用其中的一种，或者采用2种以上手段的配合实现。

例如，在配置具有第二粒径错配比的碳化硅粉、第二助剂与水混合制成的分离层膜层浆液中，可通过控制浆液pH值控制在6-10之间，使得膜层浆液中的颗粒与载体表面携带同性电荷，通过同性电荷相斥作用，阻止膜层浆液中的颗粒进入载体的孔径中。

如图4、图5所示的工艺过程，本发明的一些实施例中，所述通道膜层的高温烧结以及坯体高温烧结过程中，包含脱胶处理。例如，氩气气氛保护条件下,进行加热升温，升温到300-500℃，保温2-5小时，对坯体和膜层进行脱胶。

脱胶完成后，再次加热升温到重结晶的保温范围，进行重结晶。最后随炉冷却到室温。

在具体实施过程中，通道膜层重结晶的烧结温度低于坯体重结晶的烧结温度。优选地，通道膜层重结晶的烧结温度在1600-2000℃之间，坯体重结晶的烧结温度在2000-2400℃之间。

前述坯体和浆液的原料，均通过市售渠道购买可获得。优选地，碳化硅粉I的纯度大于98％,碳化硅粉II纯度大于99％。碳化硅粉III与碳化硅粉IV的纯度大于99％。

下面结合具体的示例对前述制备方法进行说明。

实施例1

1)碳化硅坯体的成型和烧结

原材料选取：碳化硅粉I、碳化硅粉II、甲基羟乙基纤维素、聚乙二醇、丙烯酸类聚合物和水，按质量比60：18：6：2：2：12选取备用。

碳化硅粉I的中值粒径为碳化硅粉II的中值粒径的20倍。碳化硅粉I的中值粒径：20μm,纯度大于98％,碳化硅粉II的中值粒径：1μm,纯度大于99％。

原材料混合：按先加液体再加粉体次序，将按比例选取的原材料在室温(20-25摄氏度)下混合形成均匀的混合物。

成型：将所得的混合物放入挤出成型机，挤出压力120MPa条件下成型为多通道管状坯体。

干燥：将挤出坯体在干燥室干燥24小时，相对湿度：50-60％，温度25-30℃，对坯体通道通热空气，流速2m/s。

高温烧结重结晶：干燥后的坯体在氩气气氛保护条件下,进行高温烧结。升温到500℃，保温2小时，对坯体进行脱胶。脱胶完成后，升温到2400℃，烧结升温过程18小时，对坯体进行重结晶烧结，保温时间5小时，最后随炉冷却到室温。

2)碳化硅膜层的涂覆

浆液制备：碳化硅粉III、碳化硅粉IV、甲基羟乙基纤维素、邻苯二甲酸酯、丙烯酸类聚合物分散剂、硅氧烷聚醚类消泡剂、醇类表面活性剂PEG和水，按质量比15：10：5：8：1.5：1.5：3：56混合均匀，pH控制在8-9，添加直径8-10mm氧化铝球进行48小时滚动碾磨，制得膜层浆液；

碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的5倍。

碳化硅粉III的中值粒径：1.5μm,纯度大于99％，碳化硅粉IV的中值粒径：0.3μm，纯度大于99％。

膜层涂覆：将载体竖直放立，将膜层浆液以80mm/s速度从底部进入载体通道，等膜层浆液到达载体顶部，停止4秒，最后释放载体通道里的膜层浆液，利用毛细孔作用形成膜层。

膜层干燥：将制备的碳化硅膜在干燥室干燥24小时，相对湿度：50-60％，温度25-30℃，对坯体通道通热空气，流速2m/s。

高温烧结重结晶：干燥后的碳化硅膜在氩气气氛保护条件下,进行高温烧结。升温到500℃，保温2小时，对碳化硅膜进行脱胶。脱胶完成后，升温到1600℃，进行重结晶烧结，保温时间5小时，最后随炉冷却到室温。烧结升温过程20小时。

氧化烧结：在通空气条件下，对所得碳化硅膜进行800℃氧化烧结，以此去除残留碳，提高膜的抗机械强度，所得产品为100％重结晶碳化硅膜，如图7所示，分离层厚度约47.9μm，附在载体表面，并且不包含中间层。

经检测，所制备的陶瓷膜的载体的微孔结构的孔径均值为10.5μm(见图8)，分离层的微孔结构的孔径均值为0.15μm(见图9)，实现大孔径载体的制备以及在此基础上实现小均值孔径(0.15μm)的分离层的涂覆与制备，既保证过滤水的水质，同时基于大孔径的载体，保障高通量。

实施例2

1)碳化硅坯体的成型和烧结

原材料选取：碳化硅粉I、碳化硅粉II、甲基羟乙基纤维素、聚乙二醇、丙烯酸类聚合物和水，按质量比65：15：5：1：1：13选取备用。

碳化硅粉I的中值粒径为碳化硅粉II的中值粒径的15倍。碳化硅粉I的中值粒径：30μm,纯度大于98％,碳化硅粉II的中值粒径：2μm,纯度大于99％。

原材料混合：按先加液体再加粉体次序，将按比例选取的原材料在室温(20-25摄氏度)下混合形成均匀的混合物。

成型：将所得的混合物放入挤出成型机，挤出压力120MPa条件下成型为多通道管状坯体。

干燥：将挤出坯体在干燥室干燥24小时，相对湿度：50-60％，温度25-30℃，对坯体通道通热空气，流速2m/s。

高温烧结重结晶：干燥后的坯体在氩气气氛保护条件下,进行高温烧结。升温到500℃，保温2小时，对坯体进行脱胶。脱胶完成后，升温到2400℃，烧结升温过程25小时，对坯体进行重结晶烧结，保温时间5小时，最后随炉冷却到室温。

2)碳化硅膜层的涂覆

浆液制备：碳化硅粉III、碳化硅粉IV、甲基羟乙基纤维素、邻苯二甲酸酯、丙烯酸类聚合物分散剂、硅氧烷聚醚类消泡剂、醇类表面活性剂PEG和水，按质量比15：15：6：6：1.5：1.5：4：51混合均匀，pH控制在7-8，添加直径8-10mm氧化铝球进行48小时滚动碾磨，制得膜层浆液；

碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的5倍。

碳化硅粉III的中值粒径：1.5μm,纯度大于99％，碳化硅粉IV的中值粒径：0.3μm，纯度大于99％。

膜层涂覆：将载体竖直放立，将膜层浆液以80mm/s速度从底部进入载体通道，等膜层浆液到达载体顶部，停止3秒，最后释放载体通道里的膜层浆液，利用毛细孔作用形成膜层。

膜层干燥：将制备的碳化硅膜在干燥室干燥24小时，相对湿度：50-60％，温度25-30℃，对坯体通道通热空气，流速2m/s。

高温烧结重结晶：干燥后的碳化硅膜在氩气气氛保护条件下,进行高温烧结。升温到500℃，保温2小时，对碳化硅膜进行脱胶。脱胶完成后，升温到1800℃，烧结升温过程25小时，进行重结晶烧结，保温时间5小时，最后随炉冷却到室温。

氧化烧结：在通空气条件下，对所得碳化硅膜进行800℃氧化烧结，以此去除残留碳，提高膜的抗机械强度，所得产品为100％重结晶碳化硅膜。

经检测，所制备的陶瓷膜的载体的微孔结构的孔径均值为15μm(见图10)，分离层的微孔结构的孔径均值为0.2μm(见图11)，并且不包含中间层。

按照上述实施例制备的陶瓷膜，对实施例1、2制备的陶瓷膜进行测试，通过测试结果可见，所制备的陶瓷膜的载体的微孔结构的孔径均值在10μm以上(如图8、10)，分离层的微孔结构的孔径均值在0.2μm以下(如图9、11)，实现大孔径载体的制备以及在此基础上实现小孔径的分离层的涂覆与制备，本发明的技术尤其是实现在分离层微孔孔径与载体微孔孔径相差达到20倍或者20倍以上的陶瓷过滤膜的制备。通过以上实施例的原材料与制备工艺，可实现载体微孔的均值孔径在10μm以上，分离层的微孔均值孔径在0.2μm以下的碳化硅陶瓷膜的制备，尤其优选的，分离层的微孔均值孔径可控制在0.15μm-0.2μm范围内，实现低成本、高通量的陶瓷过滤膜的制备。

取本发明实施例1制备的碳化硅陶瓷膜进行测试，同时选取平均孔径相近(0.15μm)的传统三明治结构的陶瓷膜与本发明制备的陶瓷膜作对比可见，传统碳化硅膜(三明治结构)和新型去碳化硅膜(去中间层)纯水通量对比：3000LMH/bar vs 4000LMH/bar，本发明工艺制备的陶瓷膜的通量得到明显的提升，提升30％以上。同时，在孔隙测试结果中，通过本发明制备的陶瓷体，孔隙率达到42％以上，实现高通量过滤。

对本实施例1所制备的陶瓷膜的膜层结构进行强度测试，试验结果的分离层(即膜)具有较高的抗机械强度，弯曲强度达到25MPa以上。通过多组试验的膜的测试结果，可保持在35MPa左右。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液，其特征在于，所述高通量碳化硅陶瓷过滤体由载体以及附在载体表面的分离层构成，所述分离层膜层浆液由具有一定粒径错配比的碳化硅粉、助剂与水混合制成，所述浆液中的碳化硅粉颗粒与高通量碳化硅陶瓷过滤体的载体表面携带同性电荷；

所述具有一定粒径错配比的碳化硅粉包括碳化硅粉III和碳化硅粉IV，碳化硅粉III的中值粒径为碳化硅粉IV的中值粒径的3-8倍。

2.根据权利要求1所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液，其特征在于，所述碳化硅粉III的中值粒径在0.5-6μm之间,所述碳化硅粉IV的中值粒径在0.1-3μm之间。

3.根据权利要求1所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液，其特征在于，所述助剂包括粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂以及表面活性剂，其中，碳化硅粉III、碳化硅粉IV、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂、表面活性剂和水的质量比为(5-15):(5-15):(3-10):(5-15):(0-1.5):(0-1.5):(1-5):(50-80)。

4.根据权利要求1所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层膜层浆液，其特征在于，所述浆液pH值控制在6-10之间。

5.一种高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用上述权利要求1-4中任意一项所述的分离层膜层浆液，载入载体的通道内，并在膜层浆液到达载体顶部时保持预定的时间后释放通道里的膜层浆液，形成通道膜层；

干燥通道膜层；

在气氛保护条件下，通过高温烧结通道膜层，形成具有微孔的分离层；以及

对分离层进行高温氧化烧结，去除残留碳。

6.根据权利要求5所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，其特征在于，所述方法中，制备通道膜层的过程包括：

将碳化硅载体竖立，将膜层浆液从载体底部载入通道内，待膜层浆液到达载体顶部，保持预定时间后释放通道里的膜层浆液，形成所述的通道膜层。

7.根据权利要求5所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，其特征在于，保持时间控制在3-15s。

8.根据权利要求5所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，其特征在于，所述载体具有至少一个所述的通道，通道的壁上包括具有第一均值孔径的微孔结构，分离层的微孔具有第二均值孔径，所述第一均值孔径是第二均值孔径的20倍以上。

9.根据权利要求5所述的高通量碳化硅陶瓷过滤体的分离层的制备方法，其特征在于，所述第一均值孔径在10μm以上，第二均值孔径在200nm以下。

10.一种根据所述权利要求5-9中任意一项所述方法在高通量碳化硅陶瓷过滤体的载体上制备的分离层，所述分离层的微孔结构的均值孔径在150-200nm。

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