[發明專利]陶瓷膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811326828.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111153684B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 宋項寧;周志國;李超;趙乾斌;郭亞逢;唐曉麗;姚猛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;C04B35/10;C04B35/48;C04B38/06;C04B35/622;C04B41/87;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/40;C02F1/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 戴香蕓;劉兵

本發明涉及分離膜技術領域，公開了一種陶瓷膜及其制備方法和應用。本發明的陶瓷膜包括多孔支撐層以及形成在所述多孔支撐層上的負載膜層，所述多孔支撐層含有氧化鋁和/或氧化鋯，所述負載膜層由三氧化鎢納米材料構成。本發明的陶瓷膜具有超親水性、化學穩定性好，解決以往陶瓷膜除油效率和通量不能兼顧的問題。

技術領域

本發明涉及分離膜技術領域，具體涉及一種陶瓷膜及其制備方法和應用。

背景技術

石油化工企業排放的大量含油污水不僅是極大的資源浪費更給環境造成巨大的污染。按粒徑水中油污總共分為四種：浮油(＞100μm)、分散油(10-100μm)、乳化油(＜10μm)和溶解油。傳統的污油去除方法包括重力隔油、聚結和氣浮等，對浮油和分散油去除效果較好，但在去除乳化油和溶解油時效率較低，致使最終進入后續處理段中的污油濃度偏高，對后續處理構筑物(如生化處理段)造成不可逆沖擊。因此乳化油和溶解油的去除目前是工業水處理的一道難題。

膜分離技術近年來廣泛使用于食品生產和污水處理領域，有機膜已在酶產物分離、污水末端處理上嶄露頭角。但是有機膜在處理含油污水時存在著不耐腐蝕，使用壽命短，且不能重復高強度清洗的缺點。陶瓷膜是高溫燒結的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦和氧化硅所形成的固體分離膜材料，可以克服上述有機膜存在的諸多缺點，且過濾精度涵蓋微濾、超濾、納濾級別，可有效分離乳化油和溶解油。但是由于目前的陶瓷膜制備工藝常常存在著分離層容易剝蝕、親水穩定性不好、通量小和成本高的缺點。

例如，專利CN 207153489 B公開了一種超親水并且水下超疏油的陶瓷膜的制備方法，通過磁控濺射在氧化鋁陶瓷表面鍍鈦，然后通過水相氧化形成二氧化鈦納米陣列。此方法由于使用到了濺射的方法，受儀器和成本限制，難以工業化大規模生產。專利CN105198476 B公開了一種無機多孔陶瓷膜的制備方法，通過濕磨、干磨、造粒、模壓成型和燒結的方法制備陶瓷膜，成本較低，但該無機多孔陶瓷膜對污油和懸浮固體去除效果較差。專利CN 105561803 B公開了一種大通量、高精度高溫凝結水除油除鐵用陶瓷超濾膜的制備方法，該陶瓷超濾膜具有較好的乳化油去除效果，但是膜通量較小。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的陶瓷膜存在的上述問題，提供一種新型的基于三氧化鎢的陶瓷膜及其制備方法和應用，該陶瓷膜具有超親水性、化學穩定性好，解決以往陶瓷膜除油效率和通量不能兼顧的問題。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種陶瓷膜，該陶瓷膜包括多孔支撐層以及形成在所述多孔支撐層上的負載膜層，所述多孔支撐層含有氧化鋁和/或氧化鋯，所述負載膜層由三氧化鎢納米材料構成。

優選地，所述三氧化鎢納米材料的粒徑為50-200nm。

優選地，所述多孔支撐層的孔徑為1-2.5mm；

優選地，所述負載膜層由立方三氧化鎢納米材料構成。

優選地，所述多孔支撐層還含有三氧化鎢。

優選地，所述多孔支撐層的厚度為5-12mm，所述負載膜層的厚度為2-5mm。

本發明第二方面提供一種陶瓷膜的制備方法，該方法包括如下步驟：

1)將含有氧化鋁和/或氧化鋯與造孔劑和粘結劑的組合物均勻混合后，成型并干燥；

2)在步驟1)得到的產物上涂覆含有含鎢化合物和有機酸的混合物；

3)將步驟2)得到的產物進行高溫燒結。

優選地，所述高溫燒結分為2個以上階段進行，每個階段依次包括升溫段和保溫段，并且后一個階段中升溫段的升溫速度大于前一個階段中升溫段的升溫速度。

優選地，后一個階段中升溫段的升溫速度比前一個階段中升溫段的升溫速度高5℃以上。