ES2466571A1 - Membrana cerámica de filtración - Google Patents

Membrana cerámica de filtración Download PDF

Info

Publication number
ES2466571A1
ES2466571A1 ES201430334A ES201430334A ES2466571A1 ES 2466571 A1 ES2466571 A1 ES 2466571A1 ES 201430334 A ES201430334 A ES 201430334A ES 201430334 A ES201430334 A ES 201430334A ES 2466571 A1 ES2466571 A1 ES 2466571A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
particles
porous support
aluminum oxide
filtration membrane
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201430334A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2466571B1 (es
ES2466571A8 (es
Inventor
Javier Lopetegui Garnica
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Francisco Javier Lopetegui Garnica
Original Assignee
Likuid Nanotek S L
LIKUID NANOTEK SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Likuid Nanotek S L, LIKUID NANOTEK SL filed Critical Likuid Nanotek S L
Priority to ES201430334A priority Critical patent/ES2466571B1/es
Publication of ES2466571A1 publication Critical patent/ES2466571A1/es
Publication of ES2466571A8 publication Critical patent/ES2466571A8/es
Priority to EP15157475.3A priority patent/EP2918331B1/en
Priority to US14/643,353 priority patent/US20150258508A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2466571B1 publication Critical patent/ES2466571B1/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/024Oxides
    • B01D71/025Aluminium oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06Tubular membrane modules
    • B01D63/066Tubular membrane modules with a porous block having membrane coated passages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0083Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/024Oxides
    • B01D71/027Silicium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/025Mixtures of materials with different sizes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00Clay-wares
    • C04B33/02Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04Clay; Kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283Pore size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/24Mechanical properties, e.g. strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

Membrana cerámica de filtración, con un soporte poroso (1) formado por sinterizado de partículas de óxido de aluminio y partículas de óxido metálico a una temperatura superior a 1300ºC e inferior a 1500ºC, que comprende partículas finas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula inferior a 10μm, y partículas gruesas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula de 20μm-150μm, donde las partículas finas de óxido de aluminio presentan un porcentaje en peso de entre un 3% - 10% respecto al peso total del soporte poroso (1), teniendo el soporte poroso (1) una porosidad superior al 28% con un tamaño de poro de entre 1μm - 7μm, una resistencia a la flexión superior a los 45 MPa y una adecuada resistencia química, dando lugar a membranas cerámicas de filtración con capas cerámicas (3) de un tamaño de poro de 1 a 1000 nm.

Description

Membrana cerámica de filtración.
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con la separación de las partículas que se hallan contenidas en un líquido, utilizando elementos de filtración o de separación mediante membranas filtrantes, proponiendo una membrana cerámica que presenta un soporte poroso de material cerámico, de reducido coste de fabricación, y con unas adecuadas características de filtración, resistencia mecánica y resistencia frente a ataques químicos de limpieza.
Estado de la técnica
Las membranas cerámicas empleadas para la filtración están constituidas por un soporte poroso, fabricado en un material cerámico, y sobre el que se depositan unas finas capas cerámicas. El soporte poroso aporta la rigidez mecánica necesaria para el funcionamiento de la membrana y es el encargado de soportar las capas cerámicas, mientras que las capas cerámicas funcionan como una barrera física semipermeable que separa las sustancias contenidas en el líquido a filtrar en función de su tamaño.
Las membranas cerámicas de filtración se consolidan tras la aplicación de un tratamiento térmico al material cerámico, denominado proceso de sinterización. Como materia prima para fabricar el soporte poroso se emplean partículas de un compuesto metálico, generalmente partículas de óxido de aluminio (Al2O3 “alumina”), aunque también se emplean partículas de dióxido de zirconio (ZrO2 “zirconia”), o partículas de dióxido de titanio (TiO2 “titania”).
En la fabricación del soporte poroso, las partículas del compuesto metálico se mezclan con aditivos, como aglutinantes o plastificantes, obteniéndose una pasta cerámica que tras ser extruida adquiere la forma de la membrana de filtración, generalmente una geometría tubular. Tras la extrusión, la pasta se somete a un proceso de secado, y a continuación se le aplica un tratamiento térmico en un horno a alta temperatura, donde las partículas que conforman el soporte poroso cohesionan entre sí, obteniéndose un soporte con las características de porosidad y resistencia requeridas. En el campo de la filtración, el coste de fabricación de la membrana es transcendental, dependiendo principalmente del coste de fabricación del soporte poroso, y no tanto de las capas cerámicas depositadas. Principalmente, el coste de fabricación depende de la temperatura del proceso sinterización o densificación, ya que cuanto mayor es la temperatura de sinterización, mayor es el coste energético que se requiere para cohesionar las partículas, y mayor es el coste del horno que se precisa.
Cuando el compuesto metálico para fabricar el soporte poroso es dióxido de zirconio, o dióxido de titanio, la temperatura de sinterización empleada es baja. Cuando se emplea óxido de aluminio, en cambio, puesto que su conductividad atómica es menor que la del dióxido de zirconio, o la del dióxido de titanio, la temperatura de sinterización afecta negativamente al coste de fabricación de la membrana de filtración, ya que para la sinterización de las partículas de óxido de aluminio se precisan altas temperaturas superiores a 1700 ºC. Sin embargo, el empleo de óxido de aluminio presenta ciertas ventajas frente al empleo de dióxido de zirconio, o dióxido de titanio, como una mayor resistencia mecánica y química, así como un coste inferior de la materia prima empleada en su fabricación.
La Patente Europea EP751817, da a conocer un soporte inorgánico poroso para membranas de filtración que sinteriza a temperaturas inferiores a 1700ºC, y que emplea como materia prima partículas de corindón, de un tamaño de partícula de 63µm, y como aglutinante inorgánico arcillas seleccionadas del grupo de minerales de los nesosilicatos, sorosilicatos, ciclosilicatos, inosilicatos, filosilicatos y tectosilicatos.
Concretamente, según la composición mostrada en la Tabla 2 del primer ejemplo de realización de esta Patente Europea, el soporte inorgánico poroso queda formado por óxido de aluminio (Al2O3) en unas proporciones de 61,05% - 84,42%, y óxido de silicio (SiO2) en unas proporciones de 13,4% - 33,5%, con lo que se obtiene un soporte inorgánico poroso de una adecuada porosidad de entre 27,9% - 31%, con un diámetro de poro de entre 4µm – 5µm, y empleando una baja temperatura de sinterización de 1180 ºC. Sin embargo, el soporte inorgánico poroso obtenido con esta composición presenta una resistencia a la flexión relativamente baja de entre 18 Mpa – 27 Mpa.
La Patente japonesa JP2009220074, da a conocer un soporte de alúmina para membranas de filtración inorgánicas que sinteriza a temperaturas comprendidas entre 1200ºC - 1600ºC, y que en su composición presenta óxido de aluminio (Al2O3) en unas proporciones de 87% - 98%, óxido de silicio (SiO2) en unas proporciones de 1% - 12%, y un óxido metálico alcalino y/o un óxido metálico mineral alcalino en una proporción inferior al 4%.
Con esta composición, también se obtiene un soporte de una adecuada porosidad superior al 25%, sin embargo, al emplear partículas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula de 4µm - 12µm, el tamaño de poro del soporte obtenido es relativamente fino, y puede dar problemas a la hora de depositar partículas cerámicas con tamaños de partícula gruesos, que darán lugar a capas cerámicas de microfiltración de tamaños de poro superiores a 50 nm. Si el tamaño de la partículas cerámicas es muy similar al tamaño de poro del soporte sobre el cual se van a depositar, las partículas cerámicas no penetran en el soporte y forman una capa cerámica superficial que durante su funcionamiento puede desprenderse debido a la falta de adherencia al soporte. Por tanto, el soporte descrito en la Patente japonesa JP2009220074 es adecuado para membranas cerámicas de tamaños de poro fino, pero no para membranas cerámicas con tamaños de poro superiores a los 50 nm. Esto conllevaría la necesidad de desarrollar varios soportes porosos para poder cubrir todos los rangos de filtración de las membranas cerámicas, lo cual limitaría la viabilidad técnico-económica del producto.
Se hace por tanto necesario un soporte poroso de óxido de aluminio (Al2O3 “alumina”), que pueda sinterizar a temperaturas inferiores a 1700ºC, y que tenga un tamaño de poro adecuado para dar lugar a membranas cerámicas con tamaños de poro desde 1 hasta 1000 nm, de manera que resulte una variante alternativa y de bajo coste de fabricación a las soluciones ya existentes.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone una membrana cerámica de filtración, que por las características estructurales del soporte poroso que la conforma resulta de una adecuada porosidad, resistencia y bajo coste de fabricación.
La membrana cerámica de filtración se compone de un soporte poroso de material cerámico sobre el que se depositan unas finas capas cerámicas. El soporte poroso se obtiene tras un proceso de sinterización de partículas de óxido de aluminio y partículas de óxido metálico a una temperatura superior a 1300ºC e inferior a 1500ºC. Concretamente, para la obtención del soporte poroso, previamente las partículas de óxido de aluminio y las partículas de óxido metálico se mezclan mediante un proceso de amasado, para posteriormente pasar por un proceso de extrusión en donde se obtiene la forma del soporte poroso, posteriormente la estructura cerámica obtenida se seca, y se procede al proceso de sinterización en horno.
El soporte poroso obtenido presenta una porosidad superior al 28 %, con un tamaño de poro de entre 1µm - 7µm, y una resistencia a la flexión superior a 45MPa.
Las partículas de óxido de aluminio del soporte poroso comprenden:
partículas finas de óxido de aluminio, con un tamaño de partícula inferior a 10µm;
y partículas gruesas de óxido de aluminio, con un tamaño de partícula de 20µm-150µm.
Las partículas finas de óxido de aluminio presentan un porcentaje en peso de entre un 3% - 10% respecto al peso total del soporte poroso.
Se ha previsto que las partículas gruesas de óxido de aluminio comprendan partículas con un tamaño de partícula de 45µm -150µm, que presentan un porcentaje en peso de entre un 50% - 70% respecto al peso total del soporte poroso, y partículas con un tamaño de partícula de 20µm -45µm, que presentan un porcentaje en peso de entre un 10% - 30% respecto al peso total del soporte poroso.
El empleo de partículas de óxido de aluminio de diferente granulometría permite que el área de contacto entre partículas sea mayor, ya que las partículas finas de óxido de aluminio actúan como nexo de unión entre las partículas gruesas de óxido de aluminio. Además, la reactividad térmica de las partículas finas de óxido de aluminio es mayor que la de las partículas con un tamaño de partícula mayor, por lo que las partículas finas de óxido de aluminio permiten reducir la temperatura de sinterización a valores de entre 1300ºC y 1500ºC, manteniendo unas adecuadas características de resistencia mecánica. Asimismo, el empleo de partículas finas mezcladas con partículas gruesas permite regular la porosidad y el tamaño del poro del soporte poroso.
Es especialmente relevante el porcentaje en peso de las partículas finas de óxido de aluminio, ya que cuanto mayor es el porcentaje de las partículas finas de óxido de aluminio, menor es el tamaño de poro y la porosidad del soporte, y cuanto menor es el porcentaje de las partículas finas de óxido de aluminio, mayor es el tamaño de poro del soporte poroso, con lo que no se podría garantizar el tamaño de poro requerido para las operaciones de filtración. (Entre 1µm - 7µm).
El óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en óxido de silicio, óxido de titanio, óxido de calcio, y óxido de magnesio. Según un ejemplo de realización de la invención, el óxido metálico empleado es óxido de silicio, y presenta un porcentaje en peso de entre un 3% - 10% respecto al peso total del soporte poroso.
El óxido de silicio se puede obtener a partir de arcillas, como por ejemplo la illita, o se puede obtener en forma de sílice coloidal sintético.
En el caso de emplear arcillas, la arcilla en combinación con las partículas de óxido de aluminio facilita la extrusión, y también permite reducir la temperatura de sinterización, debido a la formación de una fase líquida entre ambas. En el caso de emplear sílice coloidal, las partículas de sílice coloidal actúan como nexos de unión entre las partículas de óxido de aluminio, disminuyendo también la temperatura de sinterización.
El soporte poroso adicionalmente presenta en su composición hidróxido de aluminio, en un porcentaje en peso de entre un 2%-3% respecto al peso total del soporte poroso. El hidróxido de aluminio, al igual que el óxido de silicio, actúa como agente de unión de las partículas gruesas de óxido de aluminio y ayuda a reducir la temperatura de sinterización necesaria para cohesionar las partículas del soporte poroso.
Se obtiene así una membrana cerámica de filtración que por sus características estructurales, su formulación y su proceso de fabricación resulta de reducido coste, ya que la sinterización de las partículas que conforman el soporte poroso de la membrana de filtración se lleva a cabo a una temperatura superior a 1300ºC e inferior a 1500ºC, reduciendo el consumo energético y el gasto en inversión de hornos. Además, se consigue obtener una alta resistencia mecánica a la flexión, una alta resistencia a los ataques químicos (tanto ácidos como bases) y una elevada porosidad, lo que permite obtener membranas aptas para la filtración de grandes volúmenes de líquidos.
Descripción de las figuras
Figura 1 muestra una vista en perspectiva de una membrana cerámica de filtración con una morfología tubular.
Figura 2 muestra una vista en sección longitudinal de la membrana cerámica de filtración.
Figura 3 muestra una vista esquemática ampliada de una zona del soporte poroso de la membrana cerámica de filtración.
Descripción detallada de la invención
En las figuras 1 y 2 se observa un posible ejemplo de realización de una membrana cerámica de filtración de acuerdo con la invención.
La membrana cerámica de filtración se constituye en un soporte poroso (1), fabricado en material cerámico, que dispone de unos canales interiores (2) a través de los cuales se hace circular el líquido a filtrar. Como se observa en la vista en sección de la figura 2, en los canales interiores (2) se depositan unas capas cerámicas (3), que actúan como una barrera física semipermeable para separar las sustancias contenidas en el líquido a filtrar. Así, la mayor parte del líquido pasa a través de la membrana cerámica de filtración por los canales interiores (2), y una pequeña parte del líquido se filtra a través de las capas cerámicas (3) y del soporte poroso (1), este líquido filtrado se denomina permeado.
Las membranas inorgánicas de filtración presentan una morfología tubular con un diámetro comprendido entre 10mm - 200mm y una longitud de hasta 2000mm.
El soporte poroso (1) se compone de una mezcla de partículas de óxido de aluminio (Al2O3) de diferente granulometría, y de partículas de óxido metálico. En la composición del soporte poroso (1) se emplean partículas finas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula inferior a 10µm, y partículas gruesas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula de 20µm-45µm, y de 45µm-120µm.
El óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en óxido de silicio (SiO2), óxido de titanio (TiO2), óxido de Calcio (CaO), y óxido de magnesio (MgO). Preferentemente, se emplea óxido de silicio, el cual se adiciona a la mezcla de partículas de óxido de aluminio en forma de arcilla, o en forma de partículas de sílice coloidal. Cuando se emplea la arcilla se ha previsto que sea la illita.
Adicionalmente, se ha previsto añadir partículas de hidróxido de aluminio AlO(OH) a la mezcla de partículas de óxido de aluminio (Al2O3). En la TABLA 1 se muestra un ejemplo de los componentes que conforman el soporte poroso (1) de la membrana cerámica de filtración. Los porcentajes de los componentes se expresan en porcentaje en peso. (Peso del componente en relación al peso total de la composición del soporte poroso).
TABLA 1
Composición del cuerpo soporte poroso:
óxido de aluminio Al2O3 con un tamaño de partícula de 45µm -150µm óxido de aluminio Al2O3 con un tamaño de partícula de 20 µm - 45µm
10 óxido de aluminio Al2O3 con un tamaño de partícula inferior a 10µm hidróxido de aluminio AlO(OH) óxido de silicio SiO2
En la TABLA 2 se muestran las características del soporte poroso obtenido:
TABLA 2
Composición del cuerpo soporte poroso: Tamaño de poro Porosidad Resistencia a la flexión Resistencia a la flexión tras ataque ácido (1%wt) durante 100 horas
Resistencia a la flexión tras ataque básico (1%wt) durante 100 horas % 50-70 10-30 3-10 2-3 3-10
Magnitud
1µm - 7µm > 28 % > 45 Mpa > 30 Mpa > 30 Mpa
A modo de ejemplo ilustrativo, y en ningún caso con carácter limitativo, en la figura 3 se muestra una vista esquemática ampliada de una zona del soporte poroso (1), en donde se observan las partículas que lo componen.
25 Aunque en la figura se muestran partículas esféricas, las partículas que componen el soporte poroso (1) presentan en la mayoría de los casos una morfología irregular, con un mayor o menor número de aristas. Así, cuando únicamente se emplean partículas gruesas de óxido de aluminio, éstas tienden a contactar con otras partículas gruesas en muy pocos puntos, de manera que para garantizar una buena cohesión entre partículas, y una adecuada resistencia mecánica de la membrana, es necesario elevar la temperatura de sinterización a valores superiores a los
30 1700ºC.
De acuerdo con la presente invención, las partículas finas de óxido de aluminio, con un tamaño inferior a 10µm, incluso en algunos casos inferiores a 1µm, hacen de nexo de unión entre partículas, consiguiendo que entre las partículas gruesas de óxido de aluminio exista una mayor superficie de contacto, de manera que se pueden obtener
35 unas adecuadas características de resistencia mecánica, empleando temperaturas de sinterización de entre 1300ºC1500ºC. Además, puesto que por su tamaño, las partículas finas de óxido de aluminio tienen una reactividad térmica mayor que las partículas gruesas, se puede llevar a cabo la sinterización a menores temperaturas que si sólo se empleasen partículas gruesas. Por otro lado, las partículas de óxido de silicio también tienen una alta reactividad térmica que permite igualmente reducir la temperatura de sinterización.
40 Además, al emplear las partículas finas de óxido de aluminio, se puede disminuir el tamaño de poro del soporte poroso (1), obteniendo un soporte poroso con un tamaño de poro de entre 1µm - 7µm, una resistencia a la flexión superior a los 45 MPa y una adecuada resistencia química. Dada las características del soporte poroso obtenido, éste permite la deposición de partículas cerámicas sobre el que penetran en su interior dando lugar a capas
45 cerámicas (3) con un tamaño de poro de entre 1 a 1000 nm.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Membrana cerámica de filtración, con un soporte poroso (1) formado por sinterizado de partículas de óxido de aluminio y partículas de un óxido metálico a una temperatura superior a 1300ºC e inferior a 1500ºC, caracterizado porque las partículas de óxido de aluminio comprenden partículas finas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula inferior a 10µm, y partículas gruesas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula de 20µm-150µm, donde las partículas finas de óxido de aluminio presentan un porcentaje en peso de entre un 3% - 10% respecto al peso total del soporte poroso (1), teniendo el soporte poroso (1) una porosidad superior al 28 % con un tamaño de poro de entre 1µm - 7µm.
  2. 2.- Membrana cerámica de filtración, según la primera reivindicación, caracterizada porque las partículas gruesas de óxido de aluminio comprenden partículas con un tamaño de partícula de 45µm -150µm, que presentan un porcentaje en peso de entre un 50% - 70% respecto al peso total del soporte poroso (1), y partículas con un tamaño de partícula de 20µm -45µm, que presentan un porcentaje en peso de entre un 10% - 30% respecto al peso total del soporte poroso (1).
  3. 3.- Membrana cerámica de filtración, según la primera reivindicación, caracterizada porque el óxido metálico se selecciona del grupo que consiste en óxido de silicio, óxido de titanio, óxido de calcio, y óxido de magnesio.
  4. 4.- Membrana cerámica de filtración, según la reivindicación anterior, caracterizada porque el óxido metálico es óxido de silicio, y presenta un porcentaje en peso de entre un 3% - 10% respecto al peso total del soporte poroso (1).
  5. 5.- Membrana cerámica de filtración, según la reivindicación anterior, caracterizada porque el óxido de silicio se obtiene a partir de arcilla.
  6. 6.- Membrana cerámica de filtración, según la reivindicación anterior, caracterizada porque la arcilla empleada es illita.
  7. 7.- Membrana cerámica de filtración, según la cuarta reivindicación, caracterizada porque el óxido de silicio se obtiene a partir de sílice coloidal.
  8. 8.- Membrana cerámica de filtración, según la primera reivindicación, caracterizada porque el soporte poroso (1) adicionalmente presenta en su composición hidróxido de aluminio AlO(OH).
  9. 9.- Membrana cerámica de filtración, según la reivindicación anterior, caracterizada porque el hidróxido de aluminio AlO(OH) presenta un porcentaje en peso de entre un 2%-3% respecto al peso total del soporte poroso (1).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201430334
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 12.03.2014
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B01D69/00 (2006.01) C04B35/10 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    WO 2008073417 A2 (CORNING INCORPORATED) 19.06.2008, párrafos [0027]-[0028],[0052]-[0056]. 1-9
    A
    NANDINI DAS y H.S. MAITI. "Effect of Size Distribution of the Starting Powder on the Pore Size and its Distirbution of Tape Cast Alumina Microporous Membranes" Journal of the European Ceramic Society 1999 Vol. 19 páginas 341-345; apartados 2, 4. 1-9
    A
    ES 2305482 T3 (CERAMEN CORPORATION) 08.12.2004, reivindicaciones 1-5. 1-9
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 20.05.2014
    Examinador V. Balmaseda Valencia Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201430334
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C01F, C04B, B01D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, XPESP, NPL
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201430334
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 20.05.2014
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201430334
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    WO 2008073417 A2 (CORNING INCORPORATED) 19.06.2008
    D02
    NANDINI DAS y H.S. MAITI. Journal of the European Ceramic Society Vol.19 páginas 341-345. 1999
    D03
    ES 2305482 T3 (CERAMEN CORPORATION) 08.12.2004
  10. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la presente invención es una membrana cerámica de filtración, con un soporte poroso formado por sinterizado de partículas de óxido de aluminio y partículas de un óxido metálico.
    El documento D01 describe un soporte poroso inorgánico para una membrana cerámica de alfa alúmina y un óxido metálico (entre otros TiO2, CuO, SiO2, AlO(OH), etc.) sinterizado a una temperatura comprendida entre 1550ºC-1780ºC. Dicho soporte presenta una porosidad de 45.95% y un tamaño de poro comprendido entre 6-15 micrómetros. El tamaño medio de partícula de alfa alúmina se encuentra comprendido entre 15-50 micrómetros (párrafos [0027] -[0028]; párrafos [0052] -[0056]).
    En el documento D02 se estudia el efecto de la distribución granulométrica del polvo sobre el tamaño de poros y su distribución en las membranas de alúmina sintetizadas por colado en cinta. Se utilizan tamaños de partículas comprendidos entre 0.22-1.50 micrómetros y se comprueba la relación directa entre el tamaño de partícula inicial y la porosidad en la membrana resultante.
    El documento D03 describe un sustrato poroso de alfa alúmina que comprende un monolito sinterizado a partir de una mezcla de un polvo metálico de aluminio, un polvo de alfa alúmina con un tamaño medio en el intervalo de aproximadamente 5-200 micrómetros y, opcionalmente, un polvo fino reactivo de alfa alúmina. La porosidad del sustrato está entre aproximadamente el 20 y el 60% en volumen y el diámetro del material poroso está en el intervalo 3 a 50 micrómetros.
    Ninguno de los documento D01-D03 ni ninguna combinación relevante de los mismos divulga una membrana cerámica de filtración, con un soporte poroso formado por sinterizado de partículas de óxido de aluminio y partículas de un óxido metálico a una temperatura superior a 1300ºC e inferior a 1500ºC que se caracterice porque comprenda partículas finas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula inferior a 10 micrómetros, y partículas gruesas de óxido de aluminio con un tamaño de partícula de 20-150 micrómetros, donde las partículas finas de óxido de aluminio presenten un porcentaje en peso de entre un 3%-10% respecto al peso total del soporte poroso, teniendo el soporte poroso una porosidad superior al 28 % con un tamaño de poro de entre 1-7 micrómetros.
    Además, no sería obvio para un experto en la materia dicha membrana a partir de los documentos citados.
    En consecuencia, se considera que el objeto de las reivindicaciones 1-9 es nuevo e implica actividad inventiva conforme establecen los Artículos 6.1 y 8.1 de la L.P.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
ES201430334A 2014-03-12 2014-03-12 Membrana cerámica de filtración Active ES2466571B1 (es)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201430334A ES2466571B1 (es) 2014-03-12 2014-03-12 Membrana cerámica de filtración
EP15157475.3A EP2918331B1 (en) 2014-03-12 2015-03-03 Support for a ceramic filtration membrane
US14/643,353 US20150258508A1 (en) 2014-03-12 2015-03-10 Ceramic filtration membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201430334A ES2466571B1 (es) 2014-03-12 2014-03-12 Membrana cerámica de filtración

Publications (3)

Publication Number Publication Date
ES2466571A1 true ES2466571A1 (es) 2014-06-10
ES2466571A8 ES2466571A8 (es) 2015-02-17
ES2466571B1 ES2466571B1 (es) 2015-03-16

Family

ID=50846949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201430334A Active ES2466571B1 (es) 2014-03-12 2014-03-12 Membrana cerámica de filtración

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150258508A1 (es)
EP (1) EP2918331B1 (es)
ES (1) ES2466571B1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013012671A1 (de) * 2013-07-31 2015-02-05 Mann + Hummel Gmbh Keramische Hohlfasermembranen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften
JP6913234B2 (ja) * 2018-03-30 2021-08-04 日本碍子株式会社 膜フィルタ用基材及びその製造方法
CN109569315B (zh) * 2018-10-29 2021-06-15 绍兴市柯桥区锦策智能科技有限公司 一种处理含油废水的无机陶瓷膜的制备及其使用方法
US11673097B2 (en) 2019-05-09 2023-06-13 Valorbec, Societe En Commandite Filtration membrane and methods of use and manufacture thereof
CN110252157B (zh) * 2019-07-09 2022-04-05 湖南中天元环境工程有限公司 一种强化金属复合陶瓷膜及其制备方法
CN113979772A (zh) * 2021-11-05 2022-01-28 广东省科学院新材料研究所 多孔陶瓷及其粘结剂以及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008073417A2 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Corning Incorporated Alpha-alumina inorganic membrane support and method of making the same
ES2305482T3 (es) * 2002-03-13 2008-11-01 Ceramem Corporation Filtro de alumina aglomerado por reaccion y soporte de membrana.

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04100505A (ja) * 1990-08-20 1992-04-02 Toto Ltd セラミックフィルタの製造方法
FR2693921B1 (fr) * 1992-07-24 1994-09-30 Tech Sep Support monolithe céramique pour membrane de filtration tangentielle.
FR2729584B1 (fr) 1995-01-25 1997-08-01 Tami Ind Support poreux inorganique pour membrane et procede de fabrication
US7014771B2 (en) * 2002-03-29 2006-03-21 Council Of Scientific And Industrial Research Process for preparing water having an arsenic level of less than 10 PPB
JP2004299966A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルタ用基材及びその製造方法、並びにハニカムフィルタ
JP2005305342A (ja) * 2004-04-22 2005-11-04 Noritake Co Ltd アルミナ分離膜の製造方法
JP5312826B2 (ja) 2008-03-18 2013-10-09 株式会社ニッカトー 耐食性に優れる分離膜用アルミナ質基体
US8011519B2 (en) * 2008-08-18 2011-09-06 Corning Incorporated Mullite module for liquid filtration
JP5231304B2 (ja) * 2009-03-26 2013-07-10 日本碍子株式会社 アルミナ質多孔体及びその製造方法
FR2957529B1 (fr) * 2010-03-19 2012-04-06 Saint Gobain Ct Recherches Structure filtrante comprenant un materiau de bouchage ameliore

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2305482T3 (es) * 2002-03-13 2008-11-01 Ceramem Corporation Filtro de alumina aglomerado por reaccion y soporte de membrana.
WO2008073417A2 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Corning Incorporated Alpha-alumina inorganic membrane support and method of making the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nandini Das and H.S. Maiti. "Effect of Size Distribution of the Starting Powder on the Pore Size and its Distirbution of Tape Cast Alumina Microporous Membranes"Journal of the European Ceramic Society 1999 Vol.19 páginas 341-345; apartados 2, 4. *

Also Published As

Publication number Publication date
ES2466571B1 (es) 2015-03-16
EP2918331B1 (en) 2020-07-01
ES2466571A8 (es) 2015-02-17
EP2918331A1 (en) 2015-09-16
US20150258508A1 (en) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2466571B1 (es) Membrana cerámica de filtración
Sarkar et al. New clay–alumina porous capillary supports for filtration application
Chen et al. Mullite whisker network reinforced ceramic with high strength and lightweight
JP5525602B2 (ja) ランタン含有コージェライト体および製造方法
JP2013177302A5 (es)
Almandoz et al. Preparation and characterization of non-supported microfiltration membranes from aluminosilicates
Kim et al. Processing and properties of glass-bonded silicon carbide membrane supports
Agarwal et al. Synthesis, characterization and performance studies of kaolin-fly ash-based membranes for microfiltration of oily waste water
JP2016500046A (ja) 菫青石チタン酸アルミニウムマグネシウム組成物、およびこれを含んでなるセラミック物品
JP2015067473A5 (es)
Sheng et al. Processing of silicon-derived silica-bonded silicon carbide membrane supports
Ebadzadeh Formation of mullite from precursor powders: sintering, microstructure and mechanical properties
JP2016500046A5 (es)
Zhang et al. A study on preparation of cordierite gradient pores porous ceramics from rectorite
RU2014152850A (ru) Способ изготовления материала кнб
JP2013512172A5 (es)
Mohapatra et al. Preparation of MgO–MgAl2O4 composite for refractory application
US20070281127A1 (en) Cordierite formation
Bouville et al. Lightweight and stiff cellular ceramic structures by ice templating
JP4408104B2 (ja) 強化磁器及びその製造方法
Ganesh et al. Hydrolysis-induced aqueous gelcasting for near-net shape forming of ZTA ceramic composites
Yin et al. Fabrication of mesoporous titania–zirconia composite membranes based on nanoparticles improved hydrosol
Silva et al. The influence of Fe2O3 doping on the pore structure and mechanical strength of TiO2-containing alumina obtained by freeze-casting
Trusova et al. Dilatometric sintering study of fine-grained ceramics from ultradispersed admixture composed of Ce0. 09Zr0. 91O2 and MgO–Al2O3
ES2353704B1 (es) Metodo de obtencion de un material compuesto nanoestructurado de matriz ceramica y mecanizable por electroerosion, y producto obtenible pordicho metodo

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2466571

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20150316

PC2A Transfer of patent

Owner name: FRANCISCO JAVIER LOPETEGUI GARNICA

Effective date: 20220621