RU2654042C1 - Method of producing ceramic membrane - Google Patents
Method of producing ceramic membrane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654042C1 RU2654042C1 RU2016146194A RU2016146194A RU2654042C1 RU 2654042 C1 RU2654042 C1 RU 2654042C1 RU 2016146194 A RU2016146194 A RU 2016146194A RU 2016146194 A RU2016146194 A RU 2016146194A RU 2654042 C1 RU2654042 C1 RU 2654042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- zeolite
- substrate
- suspension
- porosity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
- B01D71/025—Aluminium oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/028—Molecular sieves
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения керамической мембраны на пористом носителе, в частности на подложках из оксида алюминия или оксида циркония, и может быть использовано при изготовлении керамических фильтрующих элементов, предназначенных для медицины, химии и других отраслей промышленности.The invention relates to a technology for producing a ceramic membrane on a porous carrier, in particular on substrates of aluminum oxide or zirconium oxide, and can be used in the manufacture of ceramic filter elements for medicine, chemistry and other industries.
Известен способ изготовления керамической мембраны (RU 2128544, B01D 67/00, опубл. 10.04.1999). Изобретение относится к технологии изготовления полупроницаемых керамических микропористых мембран, используемых в процессах очистки и разделения. Мембрану изготавливают нанесением на пористый носитель слоя суспензии, сушкой и обжигом полученной заготовки. Технический результат: предотвращение образования дефектов при изготовлении мембраны. Нанесение слоя (слоев) осуществляют суспензией, твердая фаза которой состоит из не плавящихся при обжиге частиц наполнителя, из которого формируется мембранный слой, покрытых оболочкой из стеклосвязки. Наполнителем с оболочкой может быть, например, алюмоборосиликатная керамика.A known method of manufacturing a ceramic membrane (RU 2128544, B01D 67/00, publ. 04/10/1999). The invention relates to a process for the manufacture of semipermeable ceramic microporous membranes used in purification and separation processes. The membrane is made by applying a suspension layer to the porous support, drying and firing the resulting preform. Effect: preventing the formation of defects in the manufacture of the membrane. The application of the layer (s) is carried out by a suspension, the solid phase of which consists of filler particles that do not melt during firing, from which a membrane layer is formed, coated with a glass-bonded shell. The filler with the shell may be, for example, aluminoborosilicate ceramics.
Недостатками этого способа являются: в качестве фильтрующего элемента используют стеклосвязку, которая сужает область использования мембраны. Фильтрационные характеристики мембраны не удовлетворяют в полной мере современным требованиям конструкторов и технологов, занимающихся разработками новых процессов фильтрации. The disadvantages of this method are: as a filter element using fiberglass, which narrows the area of use of the membrane. The filtration characteristics of the membrane do not fully satisfy the modern requirements of designers and technologists involved in the development of new filtration processes.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому (прототип) является способ получения цеолитного слоя на подложке (RU 2322390, C01B 39/00, B01D 71/02, опубл. 20.04.2008). Изобретение относится к неорганической химии и используется для получения материалов для фильтрации и мембранного разделения жидких и газовых сред, содержащих цеолитный слой на подложке. Способ получения цеолитного слоя на подложке включает выбор или изготовление пористой подложки, осаждение на пористой подложке дисперсии, содержащей кристаллы цеолита, способные служить центрами кристаллизации цеолитного слоя, приготовление реакционной смеси для синтеза цеолита в слое, приведение в контакт подложки с реакционной смесью и гидротермальную кристаллизацию с образованием цеолитного слоя на подложке, согласно которому в качестве подложки используют структуру, содержащую селективный градиентно-пористый слой из оксидной керамики на крупнопористом субстрате, полученный нанесением на крупнопористый субстрат сухого порошка оксида металла, гелированием оксидного слоя, преобразованием геля в золь, и последующим плакированием частиц в приповерхностном слое дополнительным керамическим оксидным слоем. Изобретение обеспечивает получение высококачественных мембран, содержащих цеолитный слой без использования органических структуронаправляющих агентов.The closest technical solution to the claimed (prototype) is a method for producing a zeolite layer on a substrate (RU 2322390, C01B 39/00, B01D 71/02, published on 04/20/2008). The invention relates to inorganic chemistry and is used to obtain materials for filtration and membrane separation of liquid and gas media containing a zeolite layer on a substrate. A method of producing a zeolite layer on a substrate includes selecting or fabricating a porous substrate, depositing a dispersion on the porous substrate containing zeolite crystals capable of serving as crystallization centers of the zeolite layer, preparing a reaction mixture for synthesizing a zeolite in a layer, bringing the substrate into contact with the reaction mixture, and hydrothermal crystallization with the formation of a zeolite layer on a substrate, according to which a structure containing a selective gradient-porous oxide layer is used as a substrate eramiki on large-pore substrate obtained by applying to a substrate a dry macroporous metal oxide powder, the oxide layer is gelling, the sol gel conversion, and followed by coating particles in the surface layer of additional ceramic oxide layer. The invention provides high-quality membranes containing a zeolite layer without the use of organic structural directing agents.
Недостатками этого способа является то, что способ достаточно трудоемок из-за многостадийности нанесение порошка и недостаточно высокие механические свойства керамической мембраны, в частности подложки.The disadvantages of this method is that the method is quite time-consuming due to the multi-stage application of the powder and the insufficiently high mechanical properties of the ceramic membrane, in particular the substrate.
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание способа изготовления керамической мембраны с высокими прочностными и фильтрационными свойствами. Дополнительный технический результат заявляемого способа заключается в снижении брака при изготовлении керамической мембраны.The technical problem of the invention is the creation of a method of manufacturing a ceramic membrane with high strength and filtration properties. An additional technical result of the proposed method is to reduce the marriage in the manufacture of ceramic membranes.
Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления керамической мембраны включает получение пористой керамической подложки, нанесение на ее поверхность слоев суспензии цеолита и последующую термообработку, при этом получение пористой керамической подложки включает формование послойно уложенных слоев смесей порошка оксида алюминия или оксида циркония и порообразователя, в качестве которого используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), канифоль или парафин, взятых соответственно в соотношении, % масс.: 85:15-25:75, с градиентной пористостью от 15% до 60% по толщине подложки, затем наносят на поверхность подложки со стороны максимальной пористости, по крайней мере, один слой суспензии цеолита и проводят термообработку в интервале температур от 1000 до 1500°C.The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a ceramic membrane includes obtaining a porous ceramic substrate, applying layers of a zeolite suspension on its surface and subsequent heat treatment, while obtaining a porous ceramic substrate includes forming layer-by-layer layers of mixtures of alumina or zirconia powder and a pore former, the quality of which is used ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE), rosin or paraffin, taken respectively in the ratio,% mass .: 85: 15-25: 75, with gradient porosity from 15% to 60% of the thickness of the substrate, then at least one layer of zeolite suspension is applied to the surface of the substrate from the side of maximum porosity and heat treatment is carried out in the temperature range from 1000 to 1500 ° C.
Формование послойно уложенных слоев смесей порошка оксида алюминия или оксида циркония и порообразователя осуществляют при давлении прессования от 5 до 13 МПа.The formation of layer-by-layer laid layers of mixtures of alumina or zirconia powder and a blowing agent is carried out at a pressing pressure of 5 to 13 MPa.
Получение пористой керамической подложки осуществляют холодным формованием. В предлагаемом способе используют суспензию цеолита природного происхождения с размерами частиц от 1,0 до 50,0 мкм. Цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в интервале времени от 20 до 600 мин.Obtaining a porous ceramic substrate is carried out by cold molding. The proposed method uses a suspension of zeolite of natural origin with particle sizes from 1.0 to 50.0 microns. Zeolite is previously mechanically activated in a planetary ball mill in the time interval from 20 to 600 minutes.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Предлагаемое изобретение применимо для изготовления керамической мембраны с градиентным распределением пористости по толщине подложки и с градиентным распределением пористости по толщине подложки и с градиентным распределением содержания цеолита на керамической подложке. На керамику на основе оксида алюминия или оксида циркония, выполняющую роль подложки, с пористостью от 15% до 60% по толщине, нанесение слоев на поверхность подложки со стороны максимальной пористости осуществляют суспензией, приготовленной на спиртовой основе и порошка природного цеолита с размерами частиц, выбранными из диапазона 1.0-50.0 мкм, и имеющего высокую удельную поверхность.The present invention is applicable to the manufacture of a ceramic membrane with a gradient distribution of porosity over the thickness of the substrate and with a gradient distribution of porosity over the thickness of the substrate and with a gradient distribution of the zeolite content on the ceramic substrate. On ceramics based on alumina or zirconia, acting as a substrate, with porosity from 15% to 60% in thickness, the layers are applied to the surface of the substrate from the side of maximum porosity with a suspension prepared on an alcohol basis and natural zeolite powder with particle sizes selected from the range of 1.0-50.0 μm, and having a high specific surface.
Керамика на основе оксида алюминия и оксида циркония отличается прочностью, износотермостойкостью, биосовместимостью, способностью поглощать и удерживать в поровом пространстве значительное количество активной жидкости. В предлагаемом изобретении цеолит используется как фильтрующий материал, обладающий высокой пористостью и удельной поверхностью.Ceramics based on aluminum oxide and zirconium oxide are distinguished by their strength, wear and tear resistance, biocompatibility, and the ability to absorb and retain a significant amount of active liquid in the pore space. In the present invention, zeolite is used as a filter material with high porosity and specific surface area.
Получение пористой керамической подложки осуществляется холодным формованием для получения механически прочной подложки и отличается простотой реализации. Физико-химические свойства пористого оксида алюминия и оксида циркония определяются его структурой и составом и могут быть изменены термообработкой в интервале температур от 1000 до 1500°С. Для увеличения удельной поверхности порошка, цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в интервале времени от 20 до 600 мин.Obtaining a porous ceramic substrate is carried out by cold molding to obtain a mechanically strong substrate and is easy to implement. The physicochemical properties of porous alumina and zirconium oxide are determined by its structure and composition and can be changed by heat treatment in the temperature range from 1000 to 1500 ° C. To increase the specific surface area of the powder, the zeolite is preliminarily mechanically activated in a planetary ball mill in a time interval from 20 to 600 minutes.
Использование порошка цеолита с размерами частиц, выбранными из диапазона 1.0-50.0 мкм, обеспечивает прочную фиксацию цеолитного слоя на керамической подложке и высокие фильтрационные свойства для практического использования керамической мембраны для фильтрации жидкостей.The use of zeolite powder with particle sizes selected from the range 1.0–50.0 μm provides a strong fixation of the zeolite layer on a ceramic substrate and high filtration properties for the practical use of a ceramic membrane for filtering liquids.
После нанесения, по крайней мере, одного слоя суспензии порошка цеолита на керамическую подложку, ее сушат и проводят термообработку полученной заготовки в интервале температур от 1000 до 1500°С. При температуре термообработки ниже 1000°С не достигается заявленных прочностных характеристик керамической мембраны (сита). При температуре термообработки выше 1500°С происходит оплавление цеолитных слоев.After applying at least one layer of a suspension of zeolite powder on a ceramic substrate, it is dried and the resulting billet is heat treated in the temperature range from 1000 to 1500 ° C. At a heat treatment temperature below 1000 ° C, the declared strength characteristics of a ceramic membrane (sieve) are not achieved. At a heat treatment temperature above 1500 ° C, the zeolite layers melt.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Пористую керамическую подложку получают путем холодного формования послойно уложенных слоев смесей порошка оксида алюминия или оксида циркония и порообразователя, взятых соответственно в соотношении, % мас.: 85:15 – 25:75. A porous ceramic substrate is obtained by cold forming layer-by-layer layers of mixtures of alumina or zirconia powder and pore former, respectively taken in the ratio,% wt .: 85:15 - 25:75.
Указанные смеси разных составов последовательно укладывают слоями с пористостью от 15% у основания и до 60% у границы с цеолитным слоем в жесткую матрицу пресс-формы, при этом между каждым слоем механическим воздействием получают волнистый рельеф для придания градиентной структуры материала, затем прессуют при давлении прессования от 5 до 13 МПа. Полученные пористые керамические подложки высушивают и обжигают при температуре в интервале от 1000 до 1500°С. В результате образуется твердая пористая керамическая подложка с пористостью по толщине от 15% до 60%.These mixtures of different compositions are successively laid in layers with porosity from 15% at the base and up to 60% at the boundary with the zeolite layer in a rigid mold matrix, while between each layer a wavy relief is obtained by mechanical action to impart a gradient structure to the material, then pressed under pressure pressing from 5 to 13 MPa. The obtained porous ceramic substrates are dried and fired at a temperature in the range from 1000 to 1500 ° C. The result is a solid porous ceramic substrate with porosity in thickness from 15% to 60%.
Для приготовления суспензии использовали спиртовую основу и природный цеолит. Природный цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в интервале времени от 20 до 600 мин.To prepare the suspension, an alcohol base and natural zeolite were used. Natural zeolite is previously mechanically activated in a planetary ball mill in a time interval of 20 to 600 minutes.
На поверхность пористой керамической подложки со стороны максимальной пористости наносят слой суспензии, приготовленной из порошка цеолита с пористостью 50%, который может проникнуть сквозь поры подложки, для лучшей прочности соединения. Разравнивают вручную зубчатым шпателем слой суспензии в продольном и поперечном направлении. На поверхность слоя суспензии, приготовленной из порошка цеолита с пористостью 50%, наносят слой суспензии, приготовленной из порошка цеолита с пористостью 30%. Далее описанные операции повторяют, при этом в процессе нанесения и выравнивания второго слоя суспензии заполняются дефекты и трещины первого слоя. Описанные циклы операций, включающие последующее нанесение суспензии, приготовленной соответственно из порошка цеолита с меньшей пористостью можно повторять многократно в зависимости от требуемой пористой структуры керамической мембраны. В результате обжига при температуре в интервале от 1000 до 1500°С на поверхности керамической мембраны образуется равномерный блестящий мембранный слой, который формируется с градиентным распределением пористости и с градиентным распределением содержания цеолита. A layer of a suspension prepared from zeolite powder with a porosity of 50%, which can penetrate the pores of the substrate, is applied to the surface of the porous ceramic substrate from the side of maximum porosity for better bond strength. Manually level the suspension layer in the longitudinal and transverse directions manually with a notched trowel. A layer of a suspension prepared from zeolite powder with a porosity of 30% is applied to the surface of a layer of a suspension prepared from zeolite powder with a porosity of 50%. Further, the described operations are repeated, while during the application and alignment of the second layer of the suspension, defects and cracks in the first layer are filled. The described cycles of operations, including the subsequent application of a suspension prepared respectively from zeolite powder with a lower porosity, can be repeated many times depending on the required porous structure of the ceramic membrane. As a result of firing at a temperature in the range from 1000 to 1500 ° C, a uniform shiny membrane layer is formed on the surface of the ceramic membrane, which is formed with a gradient distribution of porosity and with a gradient distribution of the zeolite content.
Пример 1.Example 1
Готовят 5 разных смесей из порошка оксида циркония и сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), взятых соответственно в соотношении, % мас.: 85:15; 70:30; 55:45; 40:60, 25:75 на 200 гр. смеси.Prepare 5 different mixtures of zirconium oxide powder and ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), taken respectively in the ratio,% wt .: 85:15; 70:30; 55:45; 40:60, 25:75 to 200 gr. mixtures.
Указанные смеси разных количественных составов последовательно укладывают слоями высотой 5 - 10 мм, в матрицу пресс-формы, при этом между каждым слоем механическим воздействием получают волнистый рельеф для придания градиентной структуры материала и прессуют при давлении прессования 13 МПа. Полученную керамическую подложку обжигают при температуре 1200°С. В результате образуется твердая пористая керамическая подложка высотой 30 мм с пористостью по толщине от 15% до 60% с размерами пор от 10 до 20 мкм. These mixtures of different quantitative compositions are sequentially laid in layers of 5-10 mm high in the mold matrix, and a wavy relief is obtained between each layer by mechanical action to impart a gradient structure to the material and pressed at a compression pressure of 13 MPa. The resulting ceramic substrate is fired at a temperature of 1200 ° C. As a result, a solid porous ceramic substrate with a height of 30 mm with a porosity in thickness from 15% to 60% with pore sizes from 10 to 20 μm is formed.
Для приготовления суспензии используют раствор этилового спирта 96% и природный цеолит Токайского месторождения с выбранными размерами частиц и пористостью 50%. Природный цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в течение 20 мин. Получают суспензию, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 50%.To prepare the suspension, a solution of ethanol 96% and natural zeolite of the Tokaysky deposit with selected particle sizes and porosity of 50% are used. Natural zeolite is previously mechanically activated in a planetary ball mill for 20 minutes. A suspension is obtained by mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 50%.
На поверхность керамической подложки со стороны максимальной пористости наносят слой суспензии. Разравнивают вручную зубчатым шпателем слой суспензии в продольном и поперечном направлении. Полученную керамическую мембрану высушивают и обжигают при температуре 1000°С.A suspension layer is applied to the surface of the ceramic substrate from the side of maximum porosity. Manually level the suspension layer in the longitudinal and transverse directions manually with a notched trowel. The resulting ceramic membrane is dried and fired at a temperature of 1000 ° C.
Адгезионная прочность цеолитного слоя к керамической подложке составляет 105 кг/см2. Поверхность фильтрации керамических мембран составляет 4 см2.The adhesive strength of the zeolite layer to the ceramic substrate is 105 kg / cm 2 . The filtration surface of ceramic membranes is 4 cm 2 .
Пример 2.Example 2
Готовят 4 разные смеси из порошка оксида алюминия марки Г00 и парафина, взятых соответственно в соотношении, % мас.: 85:15; 70:30; 40:60, 25:75 на 200 гр. смеси. Prepare 4 different mixtures of powder of alumina brand G00 and paraffin, taken respectively in the ratio,% wt .: 85:15; 70:30; 40:60, 25:75 to 200 gr. mixtures.
Указанные смеси разных количественных составов последовательно укладывают слоями высотой 8 - 12 мм в матрицу пресс-формы, при этом между каждым слоем механическим воздействием получают волнистый рельеф для придания градиентной структуры материала и прессуют при давлении прессования 5 МПа. Полученную керамическую подложку обжигают при температуре 1000°С. В результате образуется твердая пористая керамическая подложка высотой 35 мм с пористостью по толщине от 15% до 60% с размерами пор от 15 до 30 мкм. These mixtures of different quantitative compositions are sequentially laid in layers of 8-12 mm high in the mold matrix, while between each layer a wavy relief is obtained by mechanical action to impart a gradient structure to the material and pressed at a compression pressure of 5 MPa. The resulting ceramic substrate is fired at a temperature of 1000 ° C. As a result, a solid porous ceramic substrate is formed with a height of 35 mm with porosity in thickness from 15% to 60% with pore sizes from 15 to 30 microns.
Для приготовления суспензии используют раствор этилового спирта 96% и природный цеолит Токайского месторождения с выбранными размерами частиц и пористостью 50% и 30%. Природный цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в течение 60 мин. Получают суспензии для первого слоя, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 50% и для второго слоя, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 30%.To prepare the suspension, a solution of ethanol 96% and natural zeolite of the Tokaysky field with selected particle sizes and porosities of 50% and 30% are used. Natural zeolite is previously mechanically activated in a planetary ball mill for 60 minutes. Suspensions are prepared for the first layer by mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 50% and for the second layer by mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 30%.
На поверхность керамической подложки со стороны максимальной пористости наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 50%. Разравнивают вручную зубчатым шпателем слой суспензии в продольном и поперечном направлении. Затем наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 30%. Разравнивают второй слой суспензии, заполняются дефекты и трещины первого слоя. Полученную керамическую мембрану высушивают и обжигают при температуре 1200°С.A layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 50% is applied to the surface of the ceramic substrate from the side of maximum porosity. Manually level the suspension layer in the longitudinal and transverse directions manually with a notched trowel. Then apply a layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 30%. The second layer of the suspension is leveled, defects and cracks in the first layer are filled. The resulting ceramic membrane is dried and fired at a temperature of 1200 ° C.
Адгезионная прочность цеолитного слоя к керамической подложке составляет 100 кг/см2. Поверхность фильтрации керамических мембран составляет 5 см2.The adhesive strength of the zeolite layer to the ceramic substrate is 100 kg / cm 2 . The filtration surface of ceramic membranes is 5 cm 2 .
Пример 3.Example 3
Готовят 4 разные смеси из порошка оксида алюминия марки Г00 и канифоли, как в примере 2.Prepare 4 different mixtures of powder of alumina brand G00 and rosin, as in example 2.
Указанные смеси разных количественных составов последовательно укладывают слоями высотой 8 - 12 мм в матрицу пресс-формы, при этом между каждым слоем механическим воздействием получают волнистый рельеф для придания градиентной структуры материала и прессуют при давлении прессования 10 МПа. Полученную керамическую подложку обжигают при температуре 1500°С. В результате образуется твердая пористая керамическая подложка высотой 30 мм с пористостью по толщине от 15% до 60% с размерами пор от 30 до 50 мкм. These mixtures of different quantitative compositions are successively laid in layers of 8 - 12 mm high in the mold matrix, and a wavy relief is obtained between each layer by mechanical action to impart a gradient structure to the material and pressed at a compression pressure of 10 MPa. The resulting ceramic substrate is fired at a temperature of 1500 ° C. As a result, a solid porous ceramic substrate with a height of 30 mm with a porosity in thickness from 15% to 60% with pore sizes from 30 to 50 μm is formed.
Для приготовления суспензии используют раствор этилового спирта 96% и природный цеолит Токайского месторождения с выбранными размерами частиц и пористостью 50%, 30% и 10%. Природный цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в течение 120 мин. To prepare the suspension, a solution of ethanol 96% and natural zeolite of the Tokaysky deposit with selected particle sizes and porosities of 50%, 30% and 10% are used. Natural zeolite is previously mechanically activated in a planetary ball mill for 120 minutes.
Получают суспензии для первого слоя, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 50%, для второго слоя, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 30%, и для третьего слоя, смешивая 15 мл этилового спирта и 5 г природного цеолита с пористостью 30%.Suspensions are prepared for the first layer by mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 50%, for the second layer by mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 30%, and for the third layer, mixing 15 ml of ethyl alcohol and 5 g of natural zeolite with a porosity of 30%.
На поверхность керамической подложки со стороны максимальной пористости наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 50%. Разравнивают вручную зубчатым шпателем слой суспензии в продольном и поперечном направлении. Затем наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 30%. Разравнивают второй слой суспензии, заполняются дефекты и трещины первого слоя. Затем наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 10%. Разравнивают третий слой суспензии, заполняются дефекты и трещины второго слоя. Полученную керамическую мембрану высушивают и обжигают при температуре 1500°С.A layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 50% is applied to the surface of the ceramic substrate from the side of maximum porosity. Manually level the suspension layer in the longitudinal and transverse directions manually with a notched trowel. Then apply a layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 30%. The second layer of the suspension is leveled, defects and cracks in the first layer are filled. Then apply a layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 10%. The third layer of the suspension is leveled, defects and cracks of the second layer are filled. The resulting ceramic membrane is dried and fired at a temperature of 1500 ° C.
Адгезионная прочность цеолитного слоя к керамической подложке составляет 120 кг/см2. Поверхность фильтрации керамических мембран составляет от 7 см2.The adhesive strength of the zeolite layer to the ceramic substrate is 120 kg / cm 2 . The filtration surface of ceramic membranes is from 7 cm 2 .
Пример 4.Example 4
Получают керамическую подложку, как в примере 1. Get a ceramic substrate, as in example 1.
Для приготовления суспензии используют раствор этилового спирта 96% и природный цеолит Токайского месторождения с выбранными размерами частиц и пористостью 50%, 30%, 10%, 5%. Природный цеолит предварительно механически активируют в планетарно-шаровой мельнице в течение 600 мин.To prepare the suspension, a solution of ethanol 96% and natural zeolite of the Tokaysky deposit with selected particle sizes and porosities of 50%, 30%, 10%, 5% are used. Natural zeolite is pre-mechanically activated in a planetary ball mill for 600 minutes.
Готовят суспензии, полученные из цеолита с пористостью 50%, 30%, 10% и 5%, как в примерах 1-3.Prepare suspensions obtained from zeolite with porosity of 50%, 30%, 10% and 5%, as in examples 1-3.
На поверхность керамической подложки со стороны максимальной пористости наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 50%. Разравнивают вручную зубчатым шпателем слой суспензии в продольном и поперечном направлении. На поверхность слоя суспензии цеолита с пористостью 50%, наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 30%. Разравнивают второй слой суспензии, заполняются дефекты и трещины первого слоя. На поверхность слоя суспензии цеолита с пористостью 30% наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 10%. Разравнивают третий слой суспензии, заполняются дефекты и трещины второго слоя. На поверхность слоя суспензии цеолита с пористостью 10% наносят слой суспензии, приготовленной из цеолита с пористостью 5%. Разравнивают четвертый слой суспензии, заполняются дефекты и трещины третьего слоя. Полученную керамическую мембрану высушивают и обжигают при температуре 1300°С.A layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 50% is applied to the surface of the ceramic substrate from the side of maximum porosity. Manually level the suspension layer in the longitudinal and transverse directions manually with a notched trowel. On the surface of a layer of a zeolite suspension with a porosity of 50%, a layer of a suspension prepared from a zeolite with a porosity of 30% is applied. The second layer of the suspension is leveled, defects and cracks in the first layer are filled. On the surface of a layer of a zeolite suspension with a porosity of 30%, a layer of a suspension prepared from a zeolite with a porosity of 10% is applied. The third layer of the suspension is leveled, defects and cracks of the second layer are filled. A layer of a suspension prepared from zeolite with a porosity of 5% is applied to the surface of a layer of a zeolite suspension with a porosity of 10%. The fourth layer of the suspension is leveled, defects and cracks of the third layer are filled. The resulting ceramic membrane is dried and fired at a temperature of 1300 ° C.
Адгезионная прочность цеолитного слоя к керамической подложке составляет 130 кг/см2. Поверхность фильтрации керамических мембран составляет от 8 см2.The adhesive strength of the zeolite layer to the ceramic substrate is 130 kg / cm 2 . The filtration surface of ceramic membranes is from 8 cm 2 .
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает прочную фиксацию цеолитного слоя на пористой керамической подложке и практическому использованию в качестве «сита» для фильтрации жидкостей. Предлагаемый способ изготовления керамической мембраны позволяет в зависимости от конкретного назначения сконструировать ее с различными параметрами: толщиной керамической подложки; пористостью и размерами пор как подложки, так и цеолитного слоя. Предлагаемый способ изготовления керамической мембраны обеспечивает выход годных изделий до 95%.Thus, the proposed method provides a strong fixation of the zeolite layer on a porous ceramic substrate and practical use as a "sieve" for filtering liquids. The proposed method of manufacturing a ceramic membrane allows, depending on the specific purpose, to design it with various parameters: the thickness of the ceramic substrate; porosity and pore size of both the substrate and the zeolite layer. The proposed method of manufacturing a ceramic membrane provides a yield of up to 95%.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146194A RU2654042C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method of producing ceramic membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146194A RU2654042C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method of producing ceramic membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2654042C1 true RU2654042C1 (en) | 2018-05-15 |
Family
ID=62153044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146194A RU2654042C1 (en) | 2016-11-25 | 2016-11-25 | Method of producing ceramic membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654042C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112237B2 (en) * | 2002-12-12 | 2006-09-26 | Entegris, Inc. | Porous sintered composite materials |
| US7255725B2 (en) * | 2003-01-31 | 2007-08-14 | Institute Francais Du Petrole | Porous inorganic membrane containing carbon; a process for its preparation; and use thereof |
| RU2322390C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-04-20 | Ирина Игоревна Иванова | Method for producing zeolite layer on a substrate |
-
2016
- 2016-11-25 RU RU2016146194A patent/RU2654042C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112237B2 (en) * | 2002-12-12 | 2006-09-26 | Entegris, Inc. | Porous sintered composite materials |
| US7329311B2 (en) * | 2002-12-12 | 2008-02-12 | Entegris, In. | Porous sintered composite materials |
| US7255725B2 (en) * | 2003-01-31 | 2007-08-14 | Institute Francais Du Petrole | Porous inorganic membrane containing carbon; a process for its preparation; and use thereof |
| RU2322390C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-04-20 | Ирина Игоревна Иванова | Method for producing zeolite layer on a substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2103585A1 (en) | Inorganic composite membrane comprising molecular sieve crystals | |
| CN1210124C (en) | Thin porous layer with open porosity and method for production thereof | |
| TW200920472A (en) | Method for preparing a porous inorganic coating on a porous support using certain pore formers | |
| JPS5834006A (en) | Filter structure, production thereof and ultrafiltration apparatus using same | |
| CN115090122B (en) | Ceramic membrane with alumina whisker membrane layer structure and preparation method and application thereof | |
| CA2272852A1 (en) | Functionally gradient ceramic structures | |
| Dong et al. | Preparation of tubular hierarchically porous silicate cement compacts via a tert-butyl alcohol (TBA)-based freeze casting method | |
| US10183242B2 (en) | Porous inorganic membranes and method of manufacture | |
| RU2654042C1 (en) | Method of producing ceramic membrane | |
| US11219879B2 (en) | Aluminophosphate-metal oxide bonded body and production method for same | |
| US7655277B2 (en) | Titania composite membrane for water/alcohol separation, and preparation thereof | |
| US5552351A (en) | Ceramic membranes having macroscopic channels | |
| KR101811199B1 (en) | COMPOSITION FOR SiC SUPPORT LAYER AND SiC MEMBRANE HAVING AN Al2O3 COATING LAYER USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
| US10005674B2 (en) | Silica support structure for a zeolite membrane | |
| CN110446543B (en) | AFX-structured zeolite membrane, membrane structure, and method for producing membrane structure | |
| KR20160144949A (en) | Method for manufacturing zeolite membrane | |
| JP2002282629A (en) | Method for manufacturing multilayer-structured ceramic filter | |
| JP2002121087A (en) | Ceramics porous sintered compact and method for producing the same | |
| CN109534803B (en) | Charged ceramic membrane and preparation method thereof | |
| RU2205061C1 (en) | Method of manufacturing filter elements with ceramic active layer on porous carbon support | |
| CN105289330A (en) | Preparation method of concrete hollow fiber membrane capable of being used as support | |
| US11229886B2 (en) | ERI-structure zeolite membrane and membrane structure | |
| RU2325367C1 (en) | Method of making ceramic filtering elements | |
| Belibi et al. | Elaboration of low-cost ceramic membrane based on local material for microfiltration of particle from drinking water | |
| CN110446544B (en) | AFX-structured zeolite membrane, membrane structure, and method for producing membrane structure |