一种蜂窝型陶瓷膜的制备方法

摘要

本发明是一种蜂窝型陶瓷膜的制备方法。制备过程包括：制备聚合物溶液；制备陶瓷-聚合物铸膜液；制备蜂窝型管状陶瓷膜胚体；制备蜂窝型管状陶瓷膜。采用从内而外依次由内芯管，中套管和外套管镶套构成的专用蜂窝型模具，一次性制得具有多孔支撑层、过渡层及有效分离层非对称结构的蜂窝型管状陶瓷膜。这种蜂窝型管状陶瓷膜相当于将多根非对称结构的陶瓷中空纤维膜集成一束，因而既具有非对称结构陶瓷中空纤维膜的优点，又成功解决了陶瓷中空纤维膜易脆裂的问题，因而更容易组装成膜组件和膜分离系统。获得的蜂窝型管状陶瓷膜，具有单位体积膜面积大(500-9000m2/m3)、强度高(200-1200MPa)、易密封等特点。

主权项

一种蜂窝型陶瓷膜的制备方法，其特征是制备过程包括如下工艺步骤：(1)制备聚合物溶液有机聚合物和添加剂溶解于溶剂中，制成聚合物溶液；所述的聚合物溶液中各组分的重量组成为：有机聚合物∶溶剂∶添加剂＝10～25∶70～90∶0～10；所述的有机聚合物是聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚碳酸乙酯或醋酸纤维素；所述的溶剂是N‑甲基吡咯烷酮、N，N‑二甲基甲酰胺、N，N‑二甲基乙酰胺或二甲基亚砜，或者是其中两种的混合物；所述的添加剂是聚丙烯酸及其盐、聚甲基丙烯酸及聚甲基丙烯酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、聚乙二醇、甘油或N，N二甲基‑月桂酰胺；(2)制备陶瓷‑聚合物铸膜液向(1)项制得的聚合物溶液中，加入平均粒度为0.02～5μm的陶瓷粉体，充分搅拌使其完全均匀地分散在上述聚合物溶液中，得到陶瓷‑聚合物铸膜液；所述的铸膜液中按重量计，陶瓷粉体∶聚合物＝5～15∶1；(3)制备蜂窝型管状陶瓷膜胚体将(2)项获得的铸膜液，真空脱气0.5～2h，脱气后的铸膜液与芯液和膜外成孔液，分别通过专用蜂窝型模具的不同通道，同步压入水凝结浴中，挤出的蜂窝型陶瓷膜胚体，保留在凝结浴中2～48h，使其充分凝固；所述的芯液为纯净水；所述的膜外成孔液为N‑甲基吡咯烷酮、N，N‑二甲基甲酰胺、N，N‑二甲基乙酰胺或二甲基亚砜含量90～100wt％，水含量10～0wt％的溶液；所述的专用蜂窝型模具的结构，从内而外依次由内芯管(16)，中套管(17)和外套管(18)镶套构成；内芯管(16)，中套管(17)和外套管(18)一端封闭，分别与芯液进口、铸膜液进口和膜外成孔液进口联通，形成分层汇集的液体进口端；针管束(19)设置为芯液出口(21)，内芯管(16)——针管束(19)组合的外壁与中套管内壁间隙设置为铸膜液通道(22)，中套管外壁与外套管内壁间隙设置为膜外成孔液通道(23)；内芯管的另一端与均匀排列的针管束对接，构成内芯管——针管束组合；中套管和外套管的另一端呈拔梢状收缩，锥度递减，形成以针管束为芯，中套管拔梢口和外套管拔梢口依次镶套、三层同心圆环的分层汇集的液体出口端开口向水凝结浴(20)；(4)制备蜂窝型管状陶瓷膜将(3)项获得的陶瓷膜胚体晾干，先在600～800℃焙烧1～2h以除去有机物，再在1000～1600℃下烧结2～10h，最后获得蜂窝型管状陶瓷膜。