RU2340390C2 - Способ получения жаростойких композиционных мембран - Google Patents
Способ получения жаростойких композиционных мембран Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340390C2 RU2340390C2 RU2006143497/15A RU2006143497A RU2340390C2 RU 2340390 C2 RU2340390 C2 RU 2340390C2 RU 2006143497/15 A RU2006143497/15 A RU 2006143497/15A RU 2006143497 A RU2006143497 A RU 2006143497A RU 2340390 C2 RU2340390 C2 RU 2340390C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- sintering
- substrate
- wafer
- layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области изготовления пористых керамических изделий и может быть использовано при получении фильтрующих элементов в горно-металлургической и химической промышленности, металлургии, машиностроении, медицине и социальной сфере. Способ включает подготовку шихты для формирования микропористой подложки, формование и спекание подложки, нанесение мембранного слоя и последующий обжиг. В качестве подложки используют микропористую кордиеритовую керамику с размером пор 10 мкм. Мембранный слой формируют осаждением на подложку с закрепленной на ней полимерной мембраной суспензии нанокристаллического порошка оксида алюминия в золе оксинитрата или оксихлорида алюминия с последующим обжигом при температуре 1200-1300°С для удаления полимера и спекания слоя. Предложенное изобретение позволяет получить жаростойкую композиционную мембрану с рабочими температурами свыше 1000°С.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области изготовления пористых керамических изделий и может быть использовано при получении фильтрующих элементов для горно-металлургической и химической промышленности, металлургии, машиностроения, медицины и социальной сферы.
В современной технике неуклонно возрастает роль пористых проницаемых материалов как фильтрующих элементов для разделения различных сред, в том числе и материалов с микронной пористостью, применяемых в качестве селективных мембранных материалов. Мембраны могут быть изготовлены из металлических, керамических и полимерных материалов. В настоящее время наиболее распространены полимерные мембраны на основе целлюлозы и ее эфиров, полиамидов, полисульфонов, полиолефинов и большинства других известных полимеров (Шапошник В.А. Мембранные методы разделения смесей веществ // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. №9. С.27-32). Основным недостатком полимерных мембран является узкий температурный интервал их существования.
Более высокую температуру фильтруемых веществ способны выдержать керамические мембранные материалы, которые получают обычно компактированием монофракционных порошков (Комоликов Ю.И., Благинина Л.А. Технология керамических микро- и ультрафильтрационных мембран // Огнеупоры и техническая керамика. 2002. №5. С.20-28) или золь-гель методом (Медведкова Н.Г., Назаров В.В. Золь-гель процесс получения селективных слоев керамических ультрафильтрационных мембран на основе диоксида титана// Стекло и керамика. 1996. №4. С.20-22).
В отличие от гибких полимерных мембран керамические мембраны чаще всего получают двуслойными (асимметричными, композиционными): мембранный слой закрепляют на пористом проницаемом керамическом носителе с размером пор свыше 100-1000 мкм. К недостаткам таких керамических мембранных материалов относятся прежде всего: трудность получения узкого распределения пор по размерам (при компактировании монофракционных порошков) и изменение характеристик при температурах свыше 500-700°С (при получении мембран по золь-гель методу).
Известен способ получения пористых материалов, заключающийся в дублировании полимерной матрицы керамическим порошком с дальнейшим обжигом для удаления материала матрицы и спекания порошка (Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge University Press, 1997. 510 p.; Adler J., Standke G. Offenzellige Schaumkeramik: Teil 1. // Keramische Zeitschrift. 2003. №9. S. 694-703; Анциферов В.Н., Порозова С.Е. Высокопористые ячеистые материалы на основе алюмосиликатов: [Гл.2] // Проблемы порошкового материаловедения. Часть II. Высокопористые проницаемые материалы / Науч. ред. В.Н.Анциферов; УрО РАН. Екатеринбург, 2002. С.57-167, 242-255). Для формирования керамического покрытия на полимерной матрице используют суспензии керамических порошков с размером частиц 0,5-5 мкм. Этот способ широко применяется в современной промышленности при получении материалов с размером пор от 0,5 до 7 мм и пористостью 75-95%. Появление в последнее время керамических порошков с размером частиц менее 50 нм позволяет рассматривать метод дублирования полимерной матрицы как перспективный метод получения жаростойких мембранных материалов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ изготовления неорганических мембран, состоящих из носителя в виде проницаемой подложки с размером пор свыше 2000 нм на основе металлических, керамических или стеклянных волокон и осажденного на нее вещества цеолитового типа. Осаждение производится путем кристаллизации из раствора, содержащего компоненты, необходимые для синтеза цеолита в гидротермальных условиях при 70-400°С и давлении 0,3-20 МПа (Заявка 10055611 Германия, МПК7 В01D 71/02, В01D 61/00. Zeolithmembrane, Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung der Zeolithmembrane. 2002). Недостатком указанного способа является низкая жаростойкость полученной композиционной мембраны, поскольку синтез проходит в гидротермальных условиях и устойчивы цеолиты до температур не выше 700°С.
Предлагаемое изобретение направлено на получение жаростойких композиционных мембран с рабочими температурами свыше 1000°С.
Указанная цель достигается тем, что в способе получения жаростойких композиционных мембран подложка изготавливается из микропористой кордиеритовой керамики с размером пор 10 мкм, а мембранный слой формируют осаждением на закрепленной на подложке полимерной мембране суспензии нанокристаллического порошка оксида алюминия в золе оксосоединения алюминия с последующим обжигом для удаления полимера и спекания слоя.
Предложенное техническое решение иллюстрируется следующим примером конкретного выполнения.
При формировании подложки в качестве сырьевых материалов использовали каолин Кыштымского месторождения (Урал), глинозем марки Г-00, тальк Онотского месторождения, кварцевый песок Ташлинского месторождения и полевой шпат Малышевского месторождения. Сырье перед смешиванием шихты предварительно подвергали мокрому помолу до среднего размера частиц не более 5 мкм и высушивали. Готовили шихту следующего состава (мас.%): тальк - 40; каолин - 19,5; глинозем - 24; кварцевый песок - 11,5; полевой шпат - 5. Состав шихты рассчитан с учетом максимального приближения к составу стехиометрического кордиерита и позволяет добиться получения рентгенографически чистого кордиерита гексагональной модификации (Патент №2036883 РФ, МКИ6 С04В 35/18, 1995). Шихту прессовали методом полусухого прессования при давлении 50 МПа и спекали при температуре 1300-1370°С.Спеченная проницаемая кордиеритовая подложка имела следующие характеристики: пористость 41-43%, размер пор 10 мкм (определено методом ртутной порометрии). На подложку с закрепленной на ней полимерной мембраной на основе ацетатов целлюлозы с размером пор 1 мкм при фильтрации под вакуумом осаждали суспензию нанокристаллического порошка оксида алюминия в золе оксинитрата (или оксихлорида) алюминия. Осадок высушивали и проводили термообработку для удаления полимерной матрицы и спекания порошка. Спекание проводили при температуре 1200-1300°С. При температуре ниже 1200°С не удавалось обеспечить спекание слоя. При температуре свыше 1300°С в некоторых случаях отмечали появление микротрещин в мембранном слое. Полученная композиционная мембрана при определении методом ртутной порометрии имела характерный размер пор 10 мкм (размер пор подложки) и 500 нм (размер пор мембранного слоя). Температура спекания композиционной мембраны позволяет использовать ее при рабочих температурах свыше 1000°С.
Таким образом, при использовании предложенного способа удается получить жаростойкую композиционную мембрану на основе микропористой кордиеритовой керамики.
Claims (1)
- Способ получения жаростойких композиционных мембран, включающий подготовку шихты для формирования микропористой подложки, формование и спекание подложки, нанесение мембранного слоя и последующий обжиг, отличающийся тем, что в качестве подложки используют микропористую кордиеритовую керамику с размером пор 10 мкм, а мембранный слой формируют осаждением на подложку с закрепленной на ней полимерной мембраной суспензии нанокристаллического порошка оксида алюминия в золе оксинитрата или оксихлорида алюминия с последующим обжигом при температуре 1200-1300°С для удаления полимера и спекания слоя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143497/15A RU2340390C2 (ru) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Способ получения жаростойких композиционных мембран |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006143497/15A RU2340390C2 (ru) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Способ получения жаростойких композиционных мембран |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006143497A RU2006143497A (ru) | 2008-06-20 |
RU2340390C2 true RU2340390C2 (ru) | 2008-12-10 |
Family
ID=40194518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006143497/15A RU2340390C2 (ru) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Способ получения жаростойких композиционных мембран |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2340390C2 (ru) |
-
2006
- 2006-12-07 RU RU2006143497/15A patent/RU2340390C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006143497A (ru) | 2008-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Das et al. | Recycling of coal fly ash for fabrication of elongated mullite rod bonded porous SiC ceramic membrane and its application in filtration | |
Nishihora et al. | Manufacturing porous ceramic materials by tape casting—A review | |
Das et al. | Preparation and characterization of novel ceramic membranes for micro-filtration applications | |
Saffaj et al. | Elaboration and characterization of microfiltration and ultrafiltration membranes deposited on raw support prepared from natural Moroccan clay: application to filtration of solution containing dyes and salts | |
Almandoz et al. | Composite ceramic membranes from natural aluminosilicates for microfiltration applications | |
Kouras et al. | Macro-porous ceramic supports for membranes prepared from quartz sand and calcite mixtures | |
Nandi et al. | Preparation and characterization of low cost ceramic membranes for micro-filtration applications | |
Ishizaki et al. | Porous Materials: Process technology and applications | |
TWI388372B (zh) | 使用特定孔隙形成劑配製多孔性無機塗膜於多孔性支撐體上之方法 | |
Bukhari et al. | Fabrication and optimization of a clay-bonded SiC flat tubular membrane support for microfiltration applications | |
Almandoz et al. | Preparation and characterization of non-supported microfiltration membranes from aluminosilicates | |
US5770275A (en) | Molecular sieving silica membrane fabrication process | |
EP0778250B1 (en) | Sintered or compacted inorganic porous body and use therof as a filter | |
Kim et al. | Processing and properties of glass-bonded silicon carbide membrane supports | |
Sheng et al. | Processing of silicon-derived silica-bonded silicon carbide membrane supports | |
Wang et al. | Recent progress in the pore size control of silicon carbide ceramic membranes | |
Choi et al. | Effect of sintering temperature in preparation of granular ceramic filter | |
EP0479553B1 (en) | Production of porous ceramics | |
Das et al. | Formatation of pore structure in tape-cast alumina membranes–effects of binder content and firing temperature | |
Das et al. | Ceramic membrane by tape casting and sol–gel coating for microfiltration and ultrafiltration application | |
JP4514274B2 (ja) | 多孔質セラミック構造体の製造方法 | |
Erdem | Sol-gel applications for ceramic membrane preparation | |
Larbot et al. | New inorganic ultrafiltration membranes: preparation and characterisation | |
CN108164282B (zh) | 一种凹凸棒石复合陶瓷膜支撑体及其制备方法和应用 | |
RU2737298C1 (ru) | Способ получения нанопористой керамики на основе муллита |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101208 |