[發明專利]一種氧化鋯陶瓷超濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810219957.3
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN110270230B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 翁志龍
• 申請（專利權）人: 翁志龍
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D67/00;B01D61/14
• 代理公司: 廈門律嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 35225
• 代理人: 張輝

本發明公開了一種氧化鋯陶瓷超濾膜的制備方法，該方法的特征是：采用溶膠?凝膠法制備氧化鋯溶膠；將氧化鋯溶膠和一定量的水，以及聚乙二醇、聚乙烯醇、甲基纖維素、甘油中的一種或者幾種混合均勻，配置成涂膜液；將涂膜液浸漬在陶瓷過濾膜基體表面；將涂膜后的基體烘干，再浸入高壓反應釜內的PH為1?3的硝酸水溶液中，在180?220℃下進行水熱反應，形成10?20nm孔徑均勻的陶瓷超濾膜。

技術領域

本發明涉及一種氧化鋯陶瓷超濾膜的制備方法，屬于多孔陶瓷制備領域。

背景技術

陶瓷膜是一種精密過濾、分離的重要技術。其中，5-50nm超濾級別的陶瓷膜被廣泛用于氯堿行業鹽水精制、氨基酸發酵液過濾、植物提取液澄清過濾、含油廢水處理、含有機溶劑及高懸浮物化工廢水的過濾，以及含油含鐵銹的冷凝水等中水的回用。

目前已經有眾多的陶瓷超濾膜制備技術，包括溶膠凝膠法、粒子燒結法、直接水熱法等等，可以制備出具備一定工業化價值的陶瓷超濾膜。

CN 105903351A公布了將多孔支撐體浸入含有鈦源、水解促進劑、溶劑的溶液中，進行水熱反應，之后烘干、煅燒等等陶瓷超濾膜。其孔徑在20-500nm。

CN 105561803A公布了用氯氧化鋯和硝酸釔混合水溶液用氨水制成凝膠，再用硝酸溶解成溶膠，加入聚硅氧烷消泡劑后再涂覆在基體上并烘干燒結得到孔徑為5-50nm，水的透過通量在1500L/㎡.h。

CN 102743979A公布了用共沉淀法制備草酸鋯溶膠，再用低溫煅燒法制備易分散的納米氧化鋯，之后加入成膜助劑、分散劑再涂覆在基體上，烘干燒結形成小孔徑的陶瓷超濾膜，其孔徑在10-30nm，水的透過通量在400-600L/㎡.h。

總體而言，目前的陶瓷超濾膜制備技術，直接水熱法孔徑分布較寬，難以在工業化生產中得到孔徑一致、性能一致的產品，整體的過濾的精度還不夠高，溶膠-凝膠法直接煅燒制備陶瓷超濾膜孔徑分布也比較寬，而且膜層強度較差，而先把鋯溶膠煅燒成納米氧化鋯，再配置成涂膜液燒結，雖然孔徑較小、孔徑分布窄，但水的透過通量較小，工業應用中能耗很大。

發明內容

為克服上述陶瓷超濾膜現有制備技術的不足，本發明采用溶膠-凝膠法制備鋯溶膠，并配置成涂膜液浸漬涂覆在陶瓷過濾膜基體上，再浸入高壓反應釜的水溶液中進行水熱反應，直接形成高強度、高過濾通量、孔徑分布狹窄的陶瓷超濾膜。本發明的技術方案如下所述：

一種氧化鋯陶瓷超濾膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：在氯氧化鋯水溶液中緩慢滴入一定濃度的氨水水溶液，攪拌反應。之后將溶液用水洗滌抽濾，再加一定量的水攪拌，滴入一定濃度的硝酸水溶液，攪拌形成鋯溶膠。

步驟2：將制備好的鋯溶膠加入一定量的水，攪拌均勻；加入甘油、聚乙二醇中的一種或者兩種，加入甲基纖維素水溶液、聚乙烯醇水溶液中的一種或者兩種，攪拌均勻；將此溶液浸漬涂覆在陶瓷過濾膜的基體上，然后烘干。

步驟3：將烘干后的基體放入高壓反應釜，往反應釜中加入硝酸水溶液，完全淹沒陶

瓷膜基體。將反應釜密閉，升溫并保溫進行水熱反應，使涂覆在基體上的無定型的鋯溶膠在高溫、高壓下脫水并轉化為納米氧化鋯晶體顆粒，并且在反應過程中，氧化鋯晶體聯結在一起，形成完整、無缺陷的，有一定孔隙和孔徑的陶瓷超濾膜膜層。反應完成后取出產品，用1-3%氫氧化鈉水溶液浸泡沖洗去除有機物，得到陶瓷超濾膜產品。

步驟1所述的氯氧化鋯水溶液中的鋯離子濃度為0.5-4%，水溶液在60-85℃條件下保溫。優選方案中，鋯離子濃度進一步控制在1-2%，水溶液溫度控制在65-70℃。