[發明專利]一種基于轉移法的氧化鋁陶瓷膜制備方法

在審

• 申請號: 202111015151.0
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113651604A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 魯芷伶
• 申請（專利權）人: 湖南昕昱科技有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/632;C04B35/634
• 代理公司: 長沙惟盛赟鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 43228
• 代理人: 馬鳳蘭

本發明屬于涉及陶瓷膜技術領域，公開了一種基于轉移法的氧化鋁陶瓷膜制備方法，包括以下步驟：S1、制備氧化鋁支撐體生胚；S2、制備預制膜；S3、轉移與燒結，具體為將干燥的預制膜放置到用水微微濕潤的氧化鋁支撐體生胚表面，進一步干燥，最后高溫燒結，在高溫燒結的過程中，預制膜中的水、有機物會蒸發氣化，膜中有機物和水分的丟失會增大膜的通量。本發明與傳統在支撐體表面噴涂制膜的方式相比，這個方法的優勢在于，預制膜的是脫離支撐體獨立制備，可以單獨精確地調控其性質，如厚度、孔徑和孔隙率等。另一方面，轉移法可以避免其他傳統方法在成膜過程中的顆粒滲透，這是造成膜層過濾阻力過大、通量損失的主要原因之一。

技術領域

本發明屬于陶瓷膜技術領域，具體涉及一種基于轉移法的氧化鋁陶瓷膜制備方法。

背景技術

世界正處于嚴重環境危機的邊緣。快速工業化造成的環境問題是人類在本世紀面臨的重要威脅之一，這些問題包括：水土和空氣的污染、全球變暖、人口過剩和自然資源枯竭等。水是大多數工業過程都不可或缺的重要資源，因此廢水的產生在各行各業都是不可避免的。隨著經濟增長的突飛猛進，工業和市政污水排放也以同樣的速度增長，在很多發展中國家，工業和生活造成的水污染導致水質惡化的證據越來越多。

膜分離技術是可以分離污染物以緩解環境壓力的新興技術，具有低能耗，易于擴大規模，與其他工藝的混合度高，能連續高強度和自動化操作等優點而被稱為“全球技術”。

陶瓷膜與聚合物膜相比，因具有卓越的機械性能、穩定性、易于清潔和較高的膜壽命而具有突出的應用前景。傳統的陶瓷膜被設計成多層梯度孔結構，這種結構從底部的大孔支撐體過渡到中間層，再到頂層的分離層，孔徑逐步減小。傳統陶瓷膜制備方法中存在膜顆粒向支撐體內部滲透的問題，以及原料和多次高溫處理所帶來的高昂制備成本。

目前，陶瓷膜在工業規模應用數量非常有限，這主要是因為其高制備成本，傳統制備技術，陶瓷膜有多層(3層及以上)結構，往往是通過多次燒結實現。降低陶瓷膜的制備成本的途徑主要在于降低原材料成本和高溫燒結成本，原材料在很大程度上決定了陶瓷膜的性能，減少制備過程的燒結次數無疑成為了最佳選擇。但是目前實現支撐體與膜層的一步制備是比較困難的。一方面要求支撐體生胚具有合理的通量和強度，同時又要滿足收縮率與預制膜相匹配，最重要的是，預制膜與支撐體生胚能產生緊密的粘結。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于轉移法的氧化鋁陶瓷膜制備方法，本發明的陶瓷膜共兩層，一次高溫燒結即可完成，簡化了制備工藝，降低了工藝成本，相對多層氧化鋁陶瓷膜來說，增加了通量，進而擴大陶瓷膜的工業應用規模，使其成為聚合物膜的替代產品。

技術方案包括以下步驟：

S1、制備氧化鋁支撐體生胚；

S1.1、選取直徑在35～50um范圍內的球形氧化鋁粉；

S1.2、將含量為2wt％～14wt％的硅溶膠與球形氧化鋁粉按比例攪拌混合，用稀鹽酸將pH調至中性，制得漿料，其中硅溶膠的平均粒徑遠小于球形氧化鋁粉直徑；

S1.3、將S1.2中的漿液在60℃的烘箱中干燥至恒重；

S1.4、使用5wt％PVB的乙醇溶液作為粘合劑，將干燥的混合物造粒，然后進行干壓成型，形成圓片形的氧化鋁支撐體生胚；

S2、制備預制膜；

S3、轉移與燒結；

S3.1、采用微量的水潤濕氧化鋁支撐體生胚表面，然后將預制膜立即放置在氧化鋁支撐體生胚表面；

S3.2、將經過S3.1處理后的生胚在室溫下干燥3小時；

S3.3、轉移到烘箱中干燥，隨后通過加熱升溫處理后隨爐冷卻至室溫，制得氧化鋁陶瓷膜。