一种抗污染陶瓷膜及其制备方法、应用与流程

本发明涉及无机材料制造，具体涉及一种抗污染陶瓷膜及其制备方法、应用。

背景技术：

1、膜滤技术作为“第三代净水工艺”是本世纪最具应用潜力的技术之一，膜材料的性能是影响膜工艺效率的重要因素。传统的膜材料大多为疏水性有机高分子材料，因而极容易受到微生物，生物大分子和油污等的污染，导致其分离效率和渗透性能迅速下降。在实际使用的过程中，传统有机膜材料常常因频繁的清洗而出现化学降解、老化和溶胀等现象，从而大大降低膜的使用寿命，严重阻碍了膜技术的进一步推广。因此，研发化学稳定性好，机械性能强，使用寿命长并具有抗污染性能的膜材料是推动膜滤技术发展的重点研究方向。

2、近年来，无机陶瓷膜在污水处理领域的应用受到越来越多的重视，与有机膜相比，陶瓷膜具有运行维护简单，耐腐蚀性更强，使用寿命更长，适用范围更广，出水水质更优等特点。然而，目前高性能的陶瓷膜材料价格昂贵，且仍存在较重的膜污染，不适于大规模用于市政用水处理，在生活污水处理领域尤为突出。

3、因此，有必要设计一种能够适用于大规模市政用水处的陶瓷膜。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗污染陶瓷膜及其制备方法、应用，该陶瓷膜具有水通量高、抗污染能力强、抗折强度高的优点。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种抗污染陶瓷膜，包括组分：

4、白刚玉粉末、锂云母粉末、高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、钾长石粉末、二氧化锆粉末、二氧化钛粉末、植物油、机油和水。

5、本发明上述抗污染陶瓷膜中的白刚玉粉末为基础原料，高岭土粉末具有可塑性，是陶瓷坯体中成型工艺中常用的组分，通过在基础原料中添加一定比例的二氧化锆粉末和二氧化钛粉末，能够提高抗污染陶瓷膜的水通量、抗污染能力和抗折强度，其中，提高抗污染能力的效果尤为突出，通过在基础原料中添加一定比例的锂云母粉末和钾长石粉末，能够显著提高抗污染陶瓷膜的机械强度。

6、综上，本发明通过在白刚玉粉末添加锂云母粉末、钾长石粉末、二氧化锆粉末和二氧化钛粉末，再辅以高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、植物油、机油和水，能够使制备的陶瓷膜具有水通量高、抗污染能力强、抗折强度高的优点。

7、本申请通过试验对配方中白刚玉粉末、锂云母粉末、高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、钾长石粉末、二氧化锆粉末、二氧化钛粉末、植物油、机油和水的用量比进行了优化设计，通过优化后的配方，能够是抗污染陶瓷膜的水通量、抗污染能力、抗折强度达到较佳的平衡，能够使制备的陶瓷膜兼具水通量高、抗污染能力强、抗折强度高的优点。

8、在一个可选方案中，包括以下重量份组分：

9、白刚玉粉末100份、锂云母粉末1～10份、高岭土粉末5～15份、纤维素粉末1～15份、淀粉5～20份、钾长石粉末1～10份、二氧化锆粉末1～10份、二氧化钛粉末1～10份、植物油1～15份、机油1～10份和水10～50份。

10、在一个可选方案中，包括以下重量份组分：

11、白刚玉粉末100份、锂云母粉末1～3份、高岭土粉末3～10份、纤维素粉末5～10份、淀粉5～10份、钾长石粉末1～3份、二氧化锆粉末1～2份、二氧化钛粉末1～2份、植物油1～10份、机油1～2份和水20～30份。

12、在一个可选方案中，由以下重量份组分组成：

13、白刚玉粉末100份、锂云母粉末1～3份、高岭土粉末3～10份、纤维素粉末5～10份、淀粉5～10份、钾长石粉末1～3份、二氧化锆粉末1～2份、二氧化钛粉末1～2份、植物油1～10份、机油1～2份和水20～30份。

14、一种抗污染陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

15、s1、粉料的混合：取白刚玉粉末、锂云母粉末、高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、钾长石粉末、二氧化锆粉末、二氧化钛粉末、植物油、机油和水混合，搅拌至形成团块状的湿胚；

16、s2、湿胚的一次陈腐：将步骤s1获得的湿胚置于恒温恒湿的环境中进行一次陈腐；

17、s3、湿胚的精炼：将经过步骤s2处理的湿胚在真空环境下进行精炼；

18、s4、湿胚的二次陈腐：将经过步骤s3处理的湿胚置于恒温恒湿的环境中进行二次陈腐；

19、s5、湿胚的挤出成型：将经过步骤s4处理的湿胚挤压成型；

20、s6、干燥获得干坯；

21、s7、干坯进行高温煅烧获得陶瓷膜。

22、进一步地，步骤s2中，一次陈腐的时间为12h～48h，温度为20～30℃，湿度为70％～90％。

23、进一步地，步骤s4中，二次陈腐的时间为12h～48h，温度为20～30℃，湿度为70％～90％。

24、进一步地，步骤s6中，干燥的方式为室温通风干燥，时间为24h～120h。

25、进一步地，步骤s7中，高温煅烧的温度为30～1500℃，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间为2～5日。

26、一种抗污染陶瓷膜在水处理中的应用，其中，包括市政污水处理。

27、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

28、1、本发明制备的陶瓷膜兼具水通量高、抗污染能力强、抗折强度高的优点，以制备的平板陶瓷膜为例，单层结构的平板陶瓷膜的纯水通量可超5000l/m2·h·bar，是双层结构氧化铝陶瓷膜的3～5倍；制备的陶瓷膜用于mbr时，抗污染能力强，跨膜压差增长速率可达3.5kpa/天，仅为同类产品的一半；制备的陶瓷膜抗折机械强度在30mpa以上，最高可达52.12mpa，是同类产品的1.5～2倍，具有更长的使用寿命。

29、2、本发明通过对陶瓷膜的配方进行优化处理，能缩减制备陶瓷膜的工艺流程，可大幅降低生产成本。

技术特征：

1.一种抗污染陶瓷膜，其特征在于，包括组分：

2.根据权利要求1所述的一种抗污染陶瓷膜，其特征在于，包括以下重量份组分：

3.根据权利要求2所述的一种抗污染陶瓷膜，其特征在于，包括以下重量份组分：

4.根据权利要求2所述的一种抗污染陶瓷膜，其特征在于，由以下重量份组分组成：

5.如权利要求1-4任一项所述抗污染陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，一次陈腐的时间为12h～48h，温度为20～30℃，湿度为70％～90％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，二次陈腐的时间为12h～48h，温度为20～30℃，湿度为70％～90％。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s6中，干燥的方式为室温通风干燥，时间为24h～120h。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s7中，高温煅烧的温度为30～1500℃，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间为2～5日。

10.如权利要求1-4任一项所述抗污染陶瓷膜在水处理中的应用。

技术总结本发明涉及无机材料制造技术领域，具体公开了一种抗污染陶瓷膜及其制备方法、应用，包括组分：白刚玉粉末、锂云母粉末、高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、钾长石粉末、二氧化锆粉末、二氧化钛粉末、植物油、机油和水。本发明通过在白刚玉粉末添加锂云母粉末、钾长石粉末、二氧化锆粉末和二氧化钛粉末，再辅以高岭土粉末、纤维素粉末、淀粉、植物油、机油和水，能够使制备的陶瓷膜具有水通量高、抗污染能力强、抗折强度高的优点。技术研发人员：黄睿,孙国胜,赵焱,王晶惠,汪小尧受保护的技术使用者：广东粤海水务股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19