煤基热成型管状多孔非对称炭膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种煤基热成型管状多孔非对称炭膜及其制备方法，通过对热成型原料成型工艺温度控制来调控膜管的成型性能及孔隙结构，制备具有良好的渗透分离性能的炭膜。本发明的产品，是一种细管状炭分离膜，其特征是炭膜外径8～10mm，内径6～8mm；膜管外层的活性层厚度10～40μm；炭膜孔隙率25％～45％，炭膜的主要组分：碳含量82～90％；无机矿物质，包括SiO₂、Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃含量为10％～18％。该炭膜的制备方法，包括以下步骤：原料准备；原料热炼机处理；热成型工艺；炭化工艺；测定管状炭膜的孔径。制备管状多孔炭膜的煤料和黏结剂、添加剂等原料来源广泛；价格低廉，成型膜管的形状易于控制；成型性能好；缺陷少；生产成本低廉，所得炭膜具有良好的渗透分离性能。

主权项

1. 一种煤基热成型管状多孔非对称炭膜的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：(1)原料准备：原料总重量为100％，取镜质组平均反射率为1.0～1.7％的焦煤和镜质组平均反射率≥2.5％的无烟煤，焦煤和无烟煤的比例为1：0.6～1：1，原料煤灰分为8～13％，加入量为总重量的50～70％；同时，取合成橡胶为热成型黏结剂，加入量为总重量5～15％；取高分子聚合物母粒作为添加剂，加入量为总重量的5～20％，在容器中通过混合机混合作为热成型用原料；(2)将热成型原料用热炼机经过6～12次处理成片状，然后放置冷却至室温，再将该原料进行二次粉碎至粒度小于5μm；(3)热成型工艺：将二次粉碎的原料送入塑料挤出机的原料槽中，经过挤出机的一段温度100～140℃，二段温度120～180℃，及机头温度加热到120～180℃进行膜管成型，制备出外径9～12mm，内径7～9mm的管状原膜；(4)炭化工艺：将上述工艺过程得到的管状原膜放入碳化炉中，升温速率0.5～3℃/min，炭化温度500～800℃、炭化恒温时间30～60min的条件下进行炭化处理，得到煤基管状多孔炭膜；(5)采用气体泡压法测定本方法所得到的煤基管状炭膜的孔径，合格品炭膜的平均孔径在0.05～3.0μm范围。