[發明專利]一種柔性抗污染陶瓷膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710899083.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107670511B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 瞿廣飛;高海均;解若松;杜彩東;何康;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/02;B01D71/24;B01D71/40
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本發明公開了一種柔性抗污染陶瓷膜，其是由以下質量百分比的組成物通過共混?模壓成型法制備而得：偶聯劑改性的無機納米材料39%～55%、彈性體材料40%～52%、造孔劑3%～8%、交聯劑2%～7%；該膜通過在無機原料中加入親水性彈性材料，實現陶瓷膜的柔軟化以及親水性能大幅度加強，從而提高膜的機械強度和抗污染性能；本發明柔性抗污染陶瓷膜制備工藝簡單易控、不需要高溫燒結，制備成本大幅度降低。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種柔性抗污染陶瓷膜及其制備方法。

背景技術

陶瓷膜分離技術是近幾年國際上非常先進的膜分離技術之一。陶瓷膜是固態膜的一種，主要是由Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等無機材料構成。陶瓷膜是無機原料均勻混合添加劑反應成型后，高溫鍛燒而成的產物，內部含有大量氣孔，氣孔間相互連通，孔隙率大于30%，平均孔徑一般在1~10μm。鑒于其化學穩定性好，耐酸、耐堿、耐強氧化劑及有機溶劑，良好的抗微生物侵蝕能力及生物化學相容性，孔徑分布窄，分離精度高等諸多優勢，廣泛應用在化工、食品、醫藥、環保等行業液體中雜質的分離，顯示了獨特的優勢和廣闊的前景。

中國專利申請CN101337808公開了一種用α-氧化鋁粉制備陶瓷膜支撐體的工藝；其制作工藝是：將氧化鋁原料篩分除雜后，加入復合礦化劑混和成氧化鋁混合物，將氧化鋁混合物置于高溫爐中高溫煅燒相轉化，轉相溫度為1500℃～1700℃。該方法制備的陶瓷膜經高溫煅燒孔徑分布均勻、耐腐蝕性能良好。但是，該方法中多孔陶瓷膜多以氧化鋁（α-A1₂O₃≥99wt.）為原材料，原料價格昂貴，并且制備的每一步都需要進行高溫處理，且膜層涂覆所需控制的參數較多，工藝繁瑣，生產周期較長，成本較高，成品質量無法保證。昂貴的原材料、高的燒結成本使陶瓷膜的售價居高不下，嚴重限制了其在大規模工業生產中的應用。同時，為了提高多孔陶瓷膜的開孔隙率，常用的方法是在制備粉體時加入可以高溫燒失的無機或有機造孔劑材料，這種方法提高開孔隙率往往以犧牲陶瓷膜的機械強度為代價；往往所制備的陶瓷膜質脆易損，嚴重影響陶瓷膜的使用。

中國專利申請201310368448.4公開了一種有機-無機雜化分離膜的制備方法；該發明首先將無機納米粒子進行表面修飾，降低其表面能，增強與聚合物膜材料間的相容性；然后將表面改性的無機納米粒子、聚合物膜材料、添加劑及溶劑混合得到鑄膜液，再通過傳統的相轉化方法制備平板或中空纖維有機-無機雜化分離膜。與現有技術相比，該發明顯著抑制了無機納米粒子的團聚現象，改善了其在鑄膜液中的分散性，制膜重復性更佳。但是該方法所制備的膜孔徑分布均勻程度不高、膜機械強度難以得到保障；在處理料液過程中，被處理料液中的某些組分吸附、沉積到膜面上，或進入膜孔中，甚至將膜孔堵死，使膜的滲透阻力大大增加；就膜分離過程而言，一旦料液與膜接觸，膜污染即開始；操作運行開始后，產生濃度差極化現象，尤其在低流速、高溶質濃度情況下，在膜面達到或超過溶質飽和溶解度時，便有凝膠層形成，導致膜通量不依賴于所加的壓力，引起膜通量的急劇降低。

由于陶瓷膜的制作成本較高、脆性大、易污染等諸多缺點嚴重影響著陶瓷膜的使用與發展。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種柔性抗污染陶瓷膜，該膜通過在無機原料中加入親水性彈性材料，實現陶瓷膜的柔軟化以及親水性能大幅度加強，從而提高膜的機械強度和抗污染性能。

本發明柔性抗污染陶瓷膜是由以下質量百分比的組成物通過共混-模壓成型法制備而得：偶聯劑改性的無機納米材料39%～55%、彈性體材料40%～52%、造孔劑3%～8%、交聯劑2%～7%。