[發(fā)明專利]一種碳化硅陶瓷膜支撐體及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110212487.6
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102389719A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪昱斌;翁志龍;藍(lán)偉光
• 申請（專利權(quán)）人: 三達(dá)膜科技(廈門)有限公司
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D71/02
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 李雁翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷膜支撐體及其制備方法，具體涉及一種碳化硅陶瓷膜支撐體及其制備方法。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)已經(jīng)成為國際上公認(rèn)的21世紀(jì)最具發(fā)展前途的生產(chǎn)、環(huán)保與節(jié)能技術(shù)之一。其中的陶瓷膜分離技術(shù)不僅解決了高溫、高壓、強(qiáng)酸堿和化學(xué)溶劑介質(zhì)等難過濾問題，而且具有過濾精度高、潔凈狀態(tài)好以及容易清洗、使用壽命長等特點(diǎn)，在石油、化工、制藥、食品、環(huán)保和水處理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，對解決我國資源短缺，環(huán)境污染等問題，都起著十分重要的作用，市場前景十分廣闊。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，商品化的陶瓷膜支撐體主要采用高純度特種氧化鋁燒結(jié)而成，一般采用在氧化鋁骨料中添加亞微米或者納米級別氧化鋁顆粒或溶膠，起到提高支撐體強(qiáng)度的作用，但是降低了支撐體的透水通量，其通量只有4600-11000L.M^-2.H^-1.bar^-1。同時因?yàn)閺?qiáng)度不足，支撐體需要較厚的厚度，因此其通道內(nèi)的膜面積較小，導(dǎo)致陶瓷膜過濾設(shè)備的集成度低，設(shè)備造價貴，運(yùn)行費(fèi)用高，限制了陶瓷膜在水處理、油水分離等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有高強(qiáng)度、高過濾通量的碳化硅陶瓷膜支撐體及其制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種碳化硅陶瓷膜支撐體，其特征在于：原料粉末是由碳化硅粉末1與碳化硅粉末2形成的混合粉末，其中碳化硅粉末1的中位粒徑D50為25-45μm，碳化硅粉末2的中位粒徑D50小于5μm，碳化硅粉末1與碳化硅粉末2的D50的比值≥6，碳化硅粉末2的用量為所用碳化硅粉末1的重量的0.5-13％。碳化硅粉末2的用量優(yōu)選為碳化硅粉末1重量的3-8％。

一種碳化硅陶瓷膜支撐體的制備方法，其包含如下步驟：(1)碳化硅粉末1與碳化硅粉末2形成混合粉末；(2)混合粉末與溶劑、粘結(jié)劑、增塑劑及造孔劑混合形成泥料；(3)泥料通過模具擠出形成生坯；(4)生坯脫水脫脂成煅燒制品；(5)煅燒制品在氬氣或氫氣氣氛或真空內(nèi)燒結(jié)成為重結(jié)晶碳化硅陶瓷膜的支撐體，其特征在于所述碳化硅粉末1的中位粒徑D50為25-45μm，碳化硅粉末2的中位粒徑D50小于5μm，碳化硅粉末1與碳化硅粉末2的D50的比值≥6，碳化硅粉末2的用量為所用碳化硅粉末1的重量的0.5-13％，碳化硅粉末2的用量優(yōu)選為碳化硅粉末1重量的3-8％。

上述粘結(jié)劑可以是纖維素、聚乙烯醇、聚合物多糖、糊精或淀粉的一種或數(shù)種，增塑劑可以是聚合物多糖、糊精或淀粉的一種或數(shù)種，造孔劑可以是淀粉、糊精、石墨或聚乙烯醇的一種或數(shù)種的一種或數(shù)種，總用量為碳化硅粉末1重量的1-15％，優(yōu)選為碳化硅粉末1重量的2-5％。

上述泥料中溶劑為水或乙醇，用量為混合粉末重量的12-20％。

上述步驟(4)中的初步脫水溫度為50-100℃，時間≥2小時；脫脂溫度為500-800℃，時間≥1小時。

上述燒結(jié)的氣氛為大氣壓的氫氣或氬氣氣氛，燒結(jié)溫度為2200-2500℃，煅燒時間2-3小時，燒結(jié)溫度優(yōu)選為2300-2400℃。

該方法制造的碳化硅陶瓷膜支撐體采用特定粒度級配的純碳化硅搭配而成，在2200℃以上的高溫中燒結(jié)，制成碳化硅支撐體，其α-碳化硅含量可達(dá)99.9％。在重結(jié)晶過程中，小的碳化硅顆粒在高溫中升華、凝結(jié)使殘存的大顆粒晶體長大并結(jié)合成骨架。由α-碳化硅晶體的共價鍵相結(jié)合的骨架具有非常高的結(jié)合強(qiáng)度及耐腐蝕性，使碳化硅膜在具有較高孔隙率的同時仍然擁有比氧化鋁膜更高的強(qiáng)度與耐腐蝕性。由此，可將支撐體的壁厚從氧化鋁膜的2mm以上降低到碳化硅膜的0.9mm，而支撐體的強(qiáng)度和使用壽命不降低，甚或有所提高。同時，在重結(jié)晶過程中，配方中適量的碳化硅小顆粒升華產(chǎn)生大量的空隙；使碳化硅膜具有較高的孔隙率和均勻的孔徑分布，以及較低的孔曲折度，由此獲得很高的過濾通量。同等外形尺寸下，該碳化硅支撐體的通量可達(dá)35000-50000L.M^-2.H^-1.bar^-1。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1