[發明專利]一種地質聚合物無機膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201210462403.9
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102961974A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 崔學民;劉菁;賀艷;葛圓圓;黃競霖
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 王素娥

技術領域

本發明涉及一種無機膜材料及其制備方法，具體是一種地質聚合物無機膜及其制備方法。

背景技術

地質聚合物材料的應用可追溯到古代，即以高嶺土、白云巖或石灰巖與鹽湖成分Na₂CO₃、草木灰成分K₂CO₃以及硅石的混合物，加水拌和后產生強堿NaOH和KOH，與其它組分發生反應，通過無機聚合粘結劑制成人造石頭。

法國的J.Davidovits首先提出對這類堿激活材料統一進行命名，當時確定的名稱是聚鋁硅酸鹽（Polysialate，Sialate是silicon-oxo-aluminate的縮寫）。之后不久，他又在另一篇美國專利中采用了一個更加通俗的名稱“地質聚合物”(Geopolymer)來指代聚鋁硅酸鹽；目前，世界上有許多專門研究機構如在致力于地聚物材料的研究工作，如法國的“Geopolymer?Institute”和美國的“Waterways?Experiment?Station”、澳大利亞的“Geopolymer?Alliance”等。有關地聚物科學的理論和應用研究成果正在快速增長。

無機膜的首次研制和開發要追溯到20世紀70年代末，當時法國和美國以鈾濃縮為目的而把膜引進分離領域。到了20世紀末，多層、多孔道的無機膜和用于高溫、強酸堿環境的無機膜得到了發展，且走向商業化；到了21世紀初，無機膜已經廣泛應用于食品、生物、化工、能源、環境等領域。

無機膜按其材質分主要有金屬膜和陶瓷膜兩大類；按膜結構分，主要可分為多孔膜、致密膜和分子篩膜；按膜分離機理又分為納濾膜、超濾膜、微濾膜等。與高聚物分離膜相比，無機膜有以下特點:

（1）熱穩定好,適用于高溫、高壓體系。試用溫度一般都可以達到400攝氏度，有時可以高達800攝氏度。

（2）化學穩定性好，能耐酸和弱堿，pH值試用范圍寬。

（3）抗微生物能力強，與一般微生物不發生生化及化學反應。

（4）無機膜組件機械強度大。無機膜一般都是以載體膜的形式應用，而載體都是經過高壓和焙燒制成的微孔陶瓷材料和多孔玻璃等，涂膜后再經過高溫焙燒，使膜非常牢固，不易脫落和破裂。

（5）清潔狀態好。本身無毒，不會使被分離體系受到污染。容易再生和清洗。當膜污染被堵塞后、可以進行反吹及沖洗，也可以在高溫下進行化學清洗。

（6）無機膜的孔分布窄，分離性能好。其缺點是：沒有彈性，比較脆；不易加工；可用于制造無機膜的材料比較稀少；成本比較昂貴；強堿條件下容易受到污染和侵蝕。

無機膜的制備方法很多，應根據制膜材料、膜及載體的結構、膜孔徑大小、孔隙率和膜厚度不同而選擇。目前常用的、有工業應用前景的制備方法主要有：固態離子燒結法、溶膠－凝膠法、薄膜沉積法、陽極氧化法、相分離-瀝濾法、熱分解法、水熱法等等。

申請號為99118127.1的中國發明專利公開了一種制造陶瓷膜的方法。該方法先制備提供陶瓷粉末的膠態懸浮體和提供聚合物前體，然后將兩者混合，最后涂布成膜。

申請號為00117221.2的中國發明專利公開了一種梯度陶瓷膜管及其制備方法。該方法將陶瓷料漿經陶瓷膜管機離心成型，然后經脫模，燒結，冷卻得到梯度陶瓷膜管。該陶瓷膜管具有防污染、防堵、一次燒成等優點。

申請號為96116931.1的中國發明專利公開了一種無機膜家用凈水器的制備方法。該凈水器的過濾元件為無機膜組成，而該無機膜有除菌、除濁等功能。

綜合現有相關成果來看，沒發現利用地聚物材料制備無機膜的專利。

發明內容

本發明的目的在于利用廉價的化工原材料，克服現有無機膜材料生產技術的不足，提供一種成本低、制備工藝簡單，生產效率高，產品性能優越，無毒無污染的一種利用地質聚合物制備無機膜的方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

1.一種地質聚合物無機膜是以固相S、液相L和水為原料，其中：固相S為偏高嶺土，液相L為模數為1.2～1.5的工業鈉水玻璃（或鉀水玻璃），固相S與液相L的質量比為1∶1；原料經過攪拌制成地質聚合物漿料，地質聚合物漿料中H₂O/Na₂O摩爾比為10～20；地質聚合物漿料經真空除泡后得到成膜基料，將成膜基料涂覆于片狀或管狀多孔支撐體表面，置于60°C烘箱中養護24小時，即可獲得地質聚合物無機膜。

上述多孔支撐體為多孔氧化鋁陶瓷或者多孔不銹鋼或者多孔地聚物材料。