[發明專利]一種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯及其制備方法

在審

• 申請號: 201810601803.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108722204A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉煥新
• 申請（專利權）人: 山東華恩新材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/04;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 煙臺智宇知識產權事務所(特殊普通合伙) 37230
• 代理人: 李增發

本發明公開一種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯及其制備方法，其濾芯包括圓柱狀的基體，所述基體內均勻設置若干個貫通其上下兩端的管腔，所述基體由碳化硅顆粒燒結而成，組成所述基體的顆粒間的立體網狀孔隙的平均孔徑為5?8微米，所述管腔內套設由碳化硅顆粒燒結而成的納米管，組成所述納米管的顆粒間的立體網狀孔隙的平均孔徑為50?100納米。與現有技術相比，本發明整體材料均為碳化硅顆粒燒結而成，因而具有強度高，耐高壓、抗氧化，不易被微生物腐蝕破壞、具有抗強酸強堿抗腐蝕的優點。

技術領域

本發明涉及陶瓷膜技術領域，具體是一種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯及其制備方法。

背景技術

國內對陶瓷膜的研究始于上世紀90年代后期，主要集中在氧化鋁膜材料，并在污水處理方面開展了應用，取得了良好的效益。但是在工業廢水方面，其廢水往往存在排放量大、高溫、高堿度、高酸度、含重金屬等特點，對無機陶瓷膜的過濾性能提出了更高的要求。目前廣泛使用的氧化鋁膜材料，難以抵抗強酸、強堿環境，高溫熱穩定性能差，在上述苛刻環境條件下工作使用壽命將大大縮短，導致污水處理成本增加。此外，氧化鋁膜材料親水性能一般，導致污水處理效率低，在一定程度上也增加了治污成本。另外，膜材料要承受到來自泵壓馬達的振動所產生的機械和熱應力、膜分離過程中反復受到脈沖式氣、水等沖擊或反沖洗，由于氧化鋁陶瓷膜材料脆性大，在遭受高的機械應力時容易破碎和裂開，耐高溫能力差，大大限制了它的工業推廣應用。有機膜更是無法耐強酸強堿，無法耐高壓，無法耐高溫，易被氧化，易被腐蝕，過濾壽命短。

碳化硅化學穩定性極好，耐強酸、堿，可在pH值0-14的范圍內使用，高溫穩定性好，且親水性能好，其性能特點使碳化硅陶瓷膜在污水處理方面具有天然的優勢，是今后無機陶瓷膜發展的重要方向。

但是目前的碳化硅陶瓷膜大多是由粗顆粒碳化硅及粘結劑堆積燒結而成，其孔隙為顆粒堆積間隙形成，存在孔徑分布不均勻，對水中微小懸浮顆粒、大的膠體粒子和細菌的分離非常有效，但在小分子溶質、病毒等的分離方面存在嚴重不足，孔徑分布不均勻和孔徑過大導致過濾精度差，這極大地限制了陶瓷膜在分離精度要求高的許多領域的應用。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，公開一種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯，本發明的另一目的是公開這種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯的制備方法。

為實現本發明的第一個發明目的，本發明采取的技術方案是：

一種管式碳化硅納米陶瓷過濾濾芯，包括圓柱狀的基體，所述基體內均勻設置若干個貫通其上下兩端的管腔，所述基體由碳化硅顆粒燒結而成，組成所述基體的顆粒間的立體網狀孔隙的平均孔徑為5-8微米，所述管腔內套設由碳化硅顆粒燒結而成的納米管，組成所述納米管的顆粒間的立體網狀孔隙的平均孔徑為50-100納米。

為實現本發明的第二個發明目的，本發明采取的技術方案包含如下步驟：

①將粒度為#200（日本工業標準JIS R6001-1998，以下同）粗碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照質量百分比為60%：35%：5%的比例混合，利用噴霧造粒機制成粒徑為300微米到500微米顆粒；

②將粒度為#3000細碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照質量百分比為60%：35%：5%的比例混合，利用噴霧造粒機制成粒徑為30微米到50微米顆粒；

③將步驟①的顆粒和步驟②的顆粒按照3:2的比例調配，通過模具利用1500噸壓力機擠壓成內均勻設置若干個管腔的圓柱狀坯料；

④將除了管腔的所述坯料的表面包裹隔離膜；

⑤將平均粒徑為100納米的納米碳化硅陶瓷粉、水和聚乙二醇按照質量百分比為37%：60%：3%的比例混合成懸浮液；

⑥將步驟④的坯料浸泡到步驟⑤的懸浮液中使得管腔內壁均勻涂覆一層碳化硅納米陶瓷粉涂層；