[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210935210.4
• 申請(qǐng)日: 2022-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115057719A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭健;李光輝;饒品華;陳雷;張君偉;王金杰;方民鋒;劉陽(yáng);李旋坤;王潤(rùn)鍇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東賽利科膜科技有限公司;上海工程技術(shù)大學(xué);山東四海水處理設(shè)備有限公司;浙江膜通匯海科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B38/06
• 分類(lèi)號(hào): C04B38/06;C04B35/565;C04B35/622;C04B35/632;C04B35/634;C04B35/636;B01D71/02
• 代理公司: 山東華君知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37300
• 代理人: 楊帆

本發(fā)明提供一種碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法，涉及碳化硅陶瓷領(lǐng)域。所述碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法，由以下步驟依次組成：支撐體制備、膜層漿制備、成型；所述支撐體制備的方法，由以下步驟組成：混料、定型、燒結(jié)。本發(fā)明的碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法，制得的碳化硅陶瓷過(guò)濾膜純水通量為4835?5007L/m²·h·bar，能夠在保證高通量、良好過(guò)濾性能的同時(shí)，提高碳化硅陶瓷膜的抗折強(qiáng)度至22.4?24.2MPa；同時(shí)碳化硅陶瓷過(guò)濾膜耐酸堿性能好，對(duì)廢水進(jìn)行處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的高效循環(huán)再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅陶瓷領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的發(fā)展和人口城市化進(jìn)程的加快，水污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。目前，工業(yè)廢水、生活污水的處理設(shè)施建設(shè)不斷完善，但是經(jīng)傳統(tǒng)生化處理工藝處理后的尾水，仍含有較多難降解有機(jī)污染物、重金屬等對(duì)人體有毒有害的物質(zhì)，無(wú)法達(dá)到排放、回用標(biāo)準(zhǔn)。隨著過(guò)濾膜技術(shù)的不斷發(fā)展，膜分離工藝可攔截水中的固體懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)、細(xì)菌、病毒、微生物及有機(jī)污染物等。與傳統(tǒng)的水分離技術(shù)相比，具有能耗低、無(wú)相變、無(wú)二次污染、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作便捷、不需要額外添加藥劑、設(shè)備占地面積小、自動(dòng)化程度高和分離速度快等優(yōu)點(diǎn)。

水處理過(guò)濾膜按照材質(zhì)可分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜。與有機(jī)膜相比，無(wú)機(jī)膜具有更好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在較高的膜滲透通量條件下穩(wěn)定運(yùn)行，并能夠承受一定強(qiáng)度的反沖洗強(qiáng)度。其中，由于碳化硅材料具有耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定性高、親水疏油等優(yōu)點(diǎn)，因此使用碳化硅材料制備無(wú)機(jī)陶瓷膜比傳統(tǒng)氧化鋁陶瓷膜具有更加廣泛的用途，有效拓展無(wú)機(jī)膜的應(yīng)用領(lǐng)域。

同時(shí)，由于碳化硅材料的特性，碳化硅陶瓷過(guò)濾膜還具有以下特點(diǎn)：1）親水疏油性好，能廣泛應(yīng)用于油田以及采礦廢水的處理；2）耐高溫，使用溫度可達(dá)1000℃，可應(yīng)用于高溫過(guò)濾等特種行業(yè)；3）化學(xué)穩(wěn)定性好，可在高溫及強(qiáng)酸堿條件下進(jìn)行清洗，可應(yīng)用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿、高溫腐蝕等惡劣工況；4）機(jī)械強(qiáng)度好，可應(yīng)用于高溫、高壓工況，且易于反沖洗；5）抗微生物強(qiáng)，微生物在其中無(wú)法生存，可應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域中；6）碳化硅材質(zhì)環(huán)境友好，使用過(guò)程中無(wú)二次污染。

綜上，由于碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)使用碳化硅材料制備無(wú)機(jī)陶瓷過(guò)濾膜技術(shù)受到廣泛關(guān)注。

按陶瓷膜結(jié)構(gòu)的不同，陶瓷膜可分為對(duì)稱(chēng)陶瓷膜和非對(duì)稱(chēng)陶瓷膜。其中，對(duì)稱(chēng)陶瓷膜為單層結(jié)構(gòu)，單位體積的過(guò)濾面積小，過(guò)濾效率低，且易堵塞，因此在工業(yè)中應(yīng)用較少。非對(duì)稱(chēng)陶瓷膜主要包括有：支撐體、膜層。其中，支撐體由大顆粒骨料堆積而成，孔徑較大，機(jī)械強(qiáng)度較高；膜層厚度約10-20um，過(guò)濾壓力小，能耗小，效率高。

經(jīng)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的用于污水處理的碳化硅陶瓷膜過(guò)濾材料，為保證良好的碳化硅陶瓷膜過(guò)濾性能，降低碳化硅陶瓷膜工作過(guò)程中的過(guò)濾壓降，提升碳化硅陶瓷膜的膜通量，通常采用添加如活性炭、石墨、聚乙烯醇等造孔劑的方法，提高碳化硅陶瓷膜的孔隙率。但是，造孔劑的加入會(huì)導(dǎo)致碳化硅陶瓷膜的抗折強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，碳化硅陶瓷膜在高溫帶壓過(guò)濾過(guò)程中，碳化硅陶瓷膜容易發(fā)生裂紋、斷裂、破碎等問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致水處理效果的大幅下降，無(wú)法保持理想的長(zhǎng)期處理性能，碳化硅陶瓷膜的有效工作壽命短，且需頻繁更換失效的碳化硅陶瓷膜，水處理效率低，維護(hù)成本、人力成本高昂。

由此，提供一種能夠在保證碳化硅陶瓷膜孔隙率高、膜通量高、過(guò)濾性能好的同時(shí)，有效克服造孔劑對(duì)碳化硅陶瓷膜物理性能的不利影響，同步提高碳化硅陶瓷膜的抗折強(qiáng)度，有效延長(zhǎng)碳化硅陶瓷過(guò)濾膜的有效工作壽命，長(zhǎng)期保持好的廢水處理性能，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種碳化硅陶瓷過(guò)濾膜材料的制備方法，能夠在保證碳化硅陶瓷膜孔隙率高、膜通量高、過(guò)濾性能好的同時(shí)，有效克服造孔劑對(duì)碳化硅陶瓷膜的不利影響，同步提高碳化硅陶瓷膜的抗折強(qiáng)度，長(zhǎng)期保持好的廢水處理性能。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：