[發明專利]一種中空平板結構過濾陶瓷膜元件制備方法

有效

• 申請號: 201310529165.3
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103623711A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 郭慶;郭凱
• 申請（專利權）人: 郭慶;郭凱
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/10;B01D69/06;B01D69/08;B01D67/00
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1.一種中空平板結構過濾陶瓷膜元件制備方法，其特征在于所述過濾陶瓷膜元件制備方法包括以下步驟：

陶瓷膜支撐體制備

(1)原材料：所述陶瓷膜支撐體的陶瓷原料采用的是經600℃下煅燒后的氫氧化鋁，煅燒后其平均粒徑在3～5μm之間；

造孔劑選自淀粉、石墨粉或活性炭粉，平均粒徑在約0.5～2μm之間；

坯體粘結劑選自阿拉伯樹膠、海藻酸鈉或黃糊精；

潤滑劑選自甘油或聚乙二醇400；

增塑劑采用聚丙烯酰胺，分子量為1200萬；

(2)制備工藝

①陶瓷泥料的制備

按比例將將煅燒氫氧化鋁70～90wt％、造孔劑5～15wt％、坯體粘結劑1～6wt％、增塑劑1～6wt％、潤滑劑1～5wt％、水2～20wt％，將原料混合均勻，倒入練泥機中進行練泥，最后放入密閉容器中陳腐20h～40h；

②坯體的制備

將陳腐好的泥料采用擠出成型，擠出溫度10～30℃，擠出壓力6～12MPa；

③坯體的干燥

將坯體放入40～50℃的烘箱中干燥2～12h，然后通過微波進一步干燥，干燥時間60～300s；

④坯體的燒結

將干燥好的坯體于1100～1300℃，保溫約2～4h的燒成制度下進行燒結，制得中空結構過濾陶瓷膜支撐體。

表面過濾膜制備：

(1)噴涂原料：氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、莫來石、堇青石中的一種，每種原料均包含平均粒徑D₅₀為1μm和0.2μm的兩種粒度；

(2)制備工藝：

①粉末的干燥

分別將平均粒徑D₅₀為1μm和D₅₀為0.2μm的噴涂原料粉于120℃的烘箱中烘烤2h以去除水分，增加粉末流動性；

②陶瓷膜支撐體預熱

采用等離子噴槍對上述制得的陶瓷膜支撐體進行預熱，去除支撐體表面及內部的水分和濕氣；

③噴涂

將經過預處理的陶瓷膜支撐體固定在工作臺上，調整噴距為100mm，把烘干后的原料粉裝入送粉器中，依次打開主電源、直流電源、水冷器、氬氣及氫氣等開關進行噴涂，噴涂時，分別以D₅₀為1μm和D₅₀為0.2μm的原料粉制得厚度為80～120μm的陶瓷過渡層和厚度為30～50μm的分離層。

2.根據權利要求1所述的中空平板結構過濾陶瓷膜元件制備方法，其特征在于：所制得的中空結構過濾陶瓷膜支撐體的孔隙率為40～50％，孔徑分布為0.5～2μm。

3.根據權利要求1所述的中空平板結構過濾陶瓷膜元件制備方法，其特征在于：D₅₀為1μm的原料粉制得的陶瓷過渡層厚度為80～120μm，涂層孔隙率30～50％，孔徑分布為0.2～0.5μm；D₅₀為0.2μm的原料粉制得的分離層厚度為30～50μm，涂層孔隙率30～50％，孔徑分布為0.05～0.1μm。

4.根據權利要求1所述的過濾膜層制備方法，其特征在于：噴涂過程中控制噴槍移動速度為15～20cm／s，選用氬氣為主氣，氫氣為輔氣，氮氣為送粉氣，主氣流量40～50L／min，輔氣流量4～5L／min，送粉速率30～60g／min，噴涂電壓40～80V，噴涂電流400～600A，火焰溫度為1800～3000℃。

5.根據權利要求1-4任一方法制備得到的過濾陶瓷膜元件，其特征在于所述過濾陶瓷膜元件為中空薄板結構，具有方形的貫通孔道，膜元件厚度為7.5毫米，孔道壁厚為1.5毫米，方形孔尺寸為3.5×3.5毫米。