[發明專利]微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料及其合成方法

無效

• 申請號: 200910138143.8
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101537314A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 李建保;鄧湘云;李俊峰;吳新正;李婷;張海濤;袁珍
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司
• 代理人: 莫 臻

技術領域

本發明屬于過濾分離技術領域，具體涉及一種微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料及其合成方法。

背景技術

微孔無機分離膜用過濾管作為一種過濾分離介質，在工業各個領域得到廣泛應用，以其耐高溫、穩定性好、使用壽命長、分離效果好等優越特性而成為膜技術領域研究的熱點之一。然而，由于其脆性大等不利因素，因此必須將它們被覆在具有一定機械強度的支撐體上使用。作為膜支撐體材料，支撐體的好壞對整個膜的質量具有重要的意義，作為基體的支撐體應有如下性能要求：(1)具有足夠高的孔隙率和與之匹配的合適的孔徑，以有效減小壓阻損失；(2)支撐體具有足夠的強度，以達到膜分離器組裝、操作方面的要求；(3)表面比較光滑，有一致表面特征的高質量支撐體，以便于在支撐體上形成膜。

目前，膜支撐體材料主要有莫來石支撐體、氧化鋁多孔支撐體、碳化硅陶瓷支撐體等。莫來石支撐體是采用天然礦物高嶺土、長石和工業氧化鋁為主要初始原料，以石墨為成孔劑進行制備而得，此類型的過濾管，雖然強度和氣孔率都有一定的提高，但其燒結溫度較高(1600℃左右)，能源消耗較大，且溫度變化對強度和氣孔率的影響較大，不利于控制制備過程，從而不利于進行產業化生產。氧化鋁多孔支撐體由于成型及燒成條件的限制，有些支撐體中除了含有Al₂O₃，還不可避免地含有SiO₂、CaO、Na₂O等溶于酸或堿的物質，這些物質的存在會極大地影響陶瓷膜在應用過程中的性能，并且需要較高的燒成溫度(1600℃以上)和能源消耗，無論是對實驗研究或工業化生產都是難以實現的，況且，由于氧化鋁是瘠性料，對于含量很高且粒徑分布均勻的氧化鋁顆粒，其成型性能也很差。目前碳化硅陶瓷支撐體研究是：即將SiC粉倒入球磨機進行濕球磨，充分混合后，經干燥、半干壓成型，在980℃下煅燒2h，隨爐自然冷卻后，經粉碎、篩選分級制備成不同顆粒等級的SiC骨料。采用碳酸鈣和十二烷基苯磺酸鈉作為造孔劑，釉式為：0.3K₂O(0.7CaO)·0.6Al₂O₃·4.5SiO₂的長石質生釉料作為粘結劑。將骨料、造孔劑、粘結劑按一定配比進行充分均一的濕式混合后，經干燥，成型，在指定的燒成條件下燒結，隨爐自然冷卻。此種條件所制備的碳化硅支撐體強度較低(22MPa)。

發明內容

本發明的目的是提供一種微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料，是以SiC顆粒為骨架材料，配以環保型粘結劑、造孔劑等輔料制備出符合性能要求的過濾管支撐體材料，具有燒結溫度低、相對于同類型的碳化硅支撐體強度有較大提高等特點。

本發明的另一目的是提供一種上述微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料的合成方法，制備過程工藝條件簡單，易控制，制備過程環境污染較小。

為實現第一目的，本發明所采用的技術方案是：一種微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料，由SiC粉料、羧甲基纖維素和粘結劑經混合、干燥、研磨后燒結而成，其中按重量百分比計各組分的含量為SiC粉料72～85％、羧甲基纖維素6～15％、粘結劑3～15％。所述粘結劑是由長石、高嶺土和二氧化硅經混合、干燥而成，其中按重量百分比計各組分的含量為長石45～75％、高嶺土8～25％、二氧化硅15～40％。

本發明所提供的上述微孔無機分離膜用過濾管支撐體材料的合成方法包括粘結劑制備過程和支撐體材料的制備過程。

1、粘結劑制備過程

將長石、高嶺土和二氧化硅按比例混合，以無水乙醇為分散介質，球磨12～72h使其混合均勻，然后在50℃～120℃下干燥5h～15h。

2、支撐體材料的制備過程

用去離子水配制1～5％的羧甲基纖維素水溶液，按質量比例將SiC粉料和羧甲基纖維素溶液混合均勻，然后加入粘結劑攪拌均勻，在60℃～100℃下干燥8h～12h；將干燥后的混合料用研缽研磨均勻，然后用150MPa～200MPa的壓力單向壓成圓片；在空氣氣氛下燒結，燒結工藝為以3～10℃/min的升溫速度升至1200～1400℃，然后保溫0.5～1.5h，最后隨爐冷卻得到過濾管支撐體材料。