[發明專利]一種帶導流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法

在審

• 申請號: 201410356019.X
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104096486A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張云飛;張達;黃阿敏;沈紅梅
• 申請（專利權）人: 杭州創享環境技術有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及膜材料技術領域，具體為一種帶導流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法。

背景技術

膜分離技術是一門新興的多學科交叉的高新技術，膜的材料涉及高分子化學和無機化學、膜的制備、分離特征、傳遞過程、流體力學、熱力學、化工動力學、過程設計等等多方面學科。膜分離技術的應用涉及到各個行業，應用范圍廣、產業關聯度大。與其他分離技術比較，它具有高效、節能、過程易控制、操作方便、環境友好、便于放大、占地小、易與其他技術集成等優點。在當今世界能源短缺、水資源匱乏和環境污染日益嚴重的情況下，膜技術更得到世界各國的高度重視，已成為推動國家支柱產業發展、改善人類生存環境、提高人們生活質量的共性技術。

現有的膜分離材料主要分為有機膜和無機膜兩大類，其中有機膜采用有機聚合物制成，受限于材料的性質，具有通量小、壽命短、易污染、易老化、易破損、難反沖、預處理要求高等缺點；而無機膜由無機材料構成，具有有機膜無法比擬的強度和穩定性，尤其耐機械沖擊、耐高溫、耐高壓、耐污染、使用壽命長等，成為行業開發的熱點。無機膜的種類較少，主要有氧化物燒結的陶瓷膜、碳化硅膜和金屬粉末燒結的金屬膜等。目前工業化應用的無機膜主要為多通道管式膜，平板膜和無機中空纖維膜市場占有率很低，主要處于實驗室應用級別。

目前工業化應用的多通道管式無機膜單根膜管具有多個通道，形成蜂窩狀的結構；相比單通道膜管，這種多通道的形式在保證膜管機械強度的同時，也增加了與液料接觸的面積，從而有效增大過濾效率，降低了膜生產成本和使用成本，這些優點導致其得到廣泛的工業應用。多通道形式的管式無機膜在帶來諸多優點的同時，也有其自身局限性，其局限性主要表現在內外通道膜過濾效率的不統一，由于中間通道與膜元件外部距離遠大于外部通道的距離，導致中間通道產生的過濾液需要多級滲透，經較長的滲透距離后才能流出膜元件，其跨膜壓差明顯高于外部通道，從而使中間通道使用效率低下。內外通道使用效率上的差異，導致膜元件整體利用率偏低，更加容易產生堵塞的情況，也不利于膜元件的反沖和化學清洗。

發明內容

本發明的目的是針對現有多通道管式無機膜內部通道過濾效率遠低于外部通道、膜元件整體利用率不高的情況，提供一種帶導流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，該方法將導流槽將內部通道與過濾側直接相連，內側通道過濾液可直接流出，顯著提升內側通道的利用率，該方法最終燒制的無機膜具有通量大、過濾效率高、抗堵塞、耐污染、有效過濾面積大、使用成本低的優點，可替代目前多通道管式無機膜，廣泛應用在各類液體的澄清、除雜、分離過濾中。

本發明要解決的另一個問題是：目前管式無機膜擠出機只能產生擠出方向上貫通的通道，而不能在擠出垂直的方向上實現貫通的通道。本發明通過長針往復運動將坯體刺穿，實現擠出垂直方向上的貫通，為導流槽的實現提供條件。

針對多通道管式無機膜元件單位體積有效過濾面積低、燒結原料消耗量大的情況，提供一種多通道薄壁無機膜元件，該膜元件采用50-1000μm的薄壁作為支撐層和過濾層，相比常規膜件過濾阻力更低、單位體積過濾面積更大、燒結材料用量更省，具有強度高、通量大、成本低、使用壽命長的特點；膜元件表征過濾孔徑在0.005-10μm間，過濾層結構可以是對稱結構或者非對稱結構。

為解決現有多通道管式無機膜中存在的技術問題，本發明技術方案如下：

一種帶導流槽的薄壁多通道管式無機膜坯體成型的方法，它包括配料、擠出成型、外壁穿孔和定型，其特征是：

(1)配料

將1-200μm無機物顆粒、粘結劑、造孔劑、固化劑和溶劑按照質量百分比為(90wt％-55wt％)∶(20wt％-0wt％)∶(45wt％-0wt％)∶(0wt％-5wt％)∶(0wt％-1wt％)∶(5wt％-45wt％)混合，其中無機顆粒材質可以是氧化鋁、氧化鋯、碳化硅或金屬成分；粘結劑為硅油、桐油、酚醛樹脂、環氧樹脂和糠醛樹脂之一種或一種以上；造孔添加劑為纖維素、淀粉、酵母或聚乙烯醇之一種或一種以上；固化劑為對甲苯磺酸、烏洛托品、草酸或檸檬酸之一種或一種以上；溶劑為水或乙醇。以上物料經混料機機械攪拌20-60min，然后再進入練泥機內擠壓混煉20-120min，再經密封保存0.5-4天，形成混合均勻并有良好塑性的漿料泥。

(2)擠出成型

根據設計要求加工一定形狀的薄壁多通道模具，安裝在擠出機機頭處，將上述漿料加入擠出機料倉內，然后擠出設計形狀的薄壁多通道膜坯體，擠出的薄壁多通道膜坯體通過“L形”折板承接。

(3)外壁穿孔