[發明專利]具有吸附和截留功能的陶瓷膜的制備方法

無效

• 申請號: 201010186193.6
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN102260068A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 魏剛;李華芳;喬寧;陳曉曉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C04B33/00
• 分類號: C04B33/00;C02F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，特別涉及一種新型陶瓷膜的制備，該新型陶瓷膜同時具有吸附性能和截留功能，適用于印染等難降解有機廢水的處理，還適用于處理經電催化后的高溫凝結水。

背景技術

當前水資源正日益枯竭和遭受污染，合理開發和保護水資源十分必要和迫切。印染、制藥、農藥等行業有機廢水難以被細菌降解，是當前廢水處理的難題，陶瓷膜具有一系列優點使其在水處理工藝上得到應用。

中國發明專利“梯度陶瓷膜管及其制備方法”(00117221.2)將基料和水溶性粘結劑攪拌制成漿料，注入到剛性管膜內制成生坯，經脫模、燒結、冷卻得到陶瓷膜管，膜孔徑為0.05-20μm。“海水淡化中陶瓷膜預處理方法”(申請號200510041360.7)，用孔徑為10-100nm的陶瓷膜對海水進行預處理，加壓至0.1-0.8MPa，海水進入陶瓷膜過濾單元，未被過濾的物質被截留在進料一側，實現分離過濾。“一種提取大豆分離蛋白的方法”(申請號200510019452.5)用孔徑為20-40nm的陶瓷膜過濾蛋白乳液交膜系統，截留其中的低聚糖等產品，濾液為蛋白乳清水。

上述陶瓷膜都只是應用其截留作用，缺乏吸附功能，分離性能主要取決于膜的孔徑，孔徑越小，膜截留粒子的粒徑也越小，相應的膜阻力也越大，膜通量也越小，能耗也越大。

凹凸棒土由于其特殊結構而具有良好的吸附性能和粘結性能，在國外已開發出千余種以上用途的產品。中國專利“凹凸棒污水處理劑及生產方法”(200410041493.X)以凹凸棒為原料，酸化處理后烘干，添加明礬和改性淀粉共同磨粉制成污水處理劑。“一種凹凸棒石粘土制備活性漂白土的工藝”(94117432.8)以凹凸棒土為主原料，與適量稀酸溶液混合，室溫下活化，干燥粉碎后制成活性漂白土。目前凹凸棒土的應用研究還只是局限于粉末狀，制成陶瓷膜的研究還未見報道。

本發明將現代吸附技術和膜技術結合，利用凹凸棒土制備一種具有吸附和截留雙重功能的陶瓷膜。這種膜與現有膜技術的本質區別是，不僅具有截留功能，而且具有吸附功能，能以較大孔徑處理較小粒子，從而獲得減少膜阻力、增大膜通量和節能效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有吸附性能和截留功能的新型陶瓷膜的制備方法，該新型陶瓷膜特別適用于處理高色度、高COD難降解廢水，還適用于處理經電催化后的高溫凝結水中的鐵離子和油，使處理后的廢水達到國家排放標準。將現代吸附技術和膜技術結合，達到節能降耗的目的。

本發明提供的一種具有吸附性能和截留功能的新型陶瓷膜的制備方法，以凹凸棒土為原料，經制漿成型、高溫煅燒、打磨、后處理和干燥制得，具體步驟和方法如下：

A：將100～300目的凹凸棒土與去離子水混合，在機械攪拌下混合均勻至糊狀，緩慢倒入成型模具壓制成型，脫模后制成1～2cm厚度的圓形片狀陶瓷。

B：預制成的陶瓷片先在恒濕環境中陳化3～7天，取出在自然環境下干燥2～5天，干燥溫度為10～40℃，使陶瓷片的內外水分均勻干燥至完全，送至馬弗爐煅燒，煅燒溫度為200～600℃，保溫時間為0.5～6h，升溫速度為0.5～6℃/min，降溫速度為1～3℃/min。冷卻后用砂紙將表面打磨光滑。用柔軟毛筆除去陶瓷片表面灰塵和殘留的粉末。

C：配置pH值2～6的硫酸溶液。將陶瓷膜浸入該溶液中8～24小時后取出，經去離子水反復沖洗，再用去離子水浸泡8～24小時，除塵環境下干燥6～9天，制成陶瓷膜。

本發明制備的新型陶瓷膜具有以下獨特的優點：

(1)本發明通過控制凹凸棒土和去離子水的比例和干燥制度等制備了具有吸附性能和截留功能的新型陶瓷膜。并且通過控制煅燒溫度、升溫速率以及保溫時間，高溫處理新型陶瓷膜，優化陶瓷膜的內部結構，調整其孔徑分布，增強吸附性能和截留功能，制備出的新型陶瓷膜孔徑分布比較窄，在10～70nm之間，空隙率為35％～65％，水通量為150～300L/m²*h，該新型陶瓷膜為陶瓷超濾膜。

(2)本發明制備的具有吸附和截留功能的新型陶瓷膜處理印染廢水，采用膜過濾方法，出水COD值降到100mg/L以下，達到國家一級排放標準。同時該發明材料可重復多次使用，無二次污染問題。