專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜分離技術(shù)，具體是一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，屬于冶金化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)是20世紀(jì)開(kāi)發(fā)成功的新型、高效、精密的分離技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電子、食品、環(huán)保等領(lǐng)域，目前工業(yè)生產(chǎn)中使用的膜就其材料來(lái)說(shuō)包括有機(jī)膜、陶瓷膜和金屬膜。有機(jī)膜是以有機(jī)高分子材料為基體、有機(jī)高分子材料為膜層材料制備而成的一種不對(duì)稱(chēng)膜，高分子材料的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性及抗腐蝕性差，不易清洗、強(qiáng)度低、壽命短；陶瓷膜是以陶瓷為基體、同種或不同種陶瓷為膜層材料制備而成的一種不對(duì)稱(chēng)膜，盡管其熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性比有機(jī)膜好，但是陶瓷膜的脆性太大，使用過(guò)程中容易發(fā)生突然損壞導(dǎo)致分離功能喪失。膜分離設(shè)備中所使用的膜材料均存在性能上的缺陷和不足，所以利用在多孔金屬基體上制備具有分離功能的陶瓷超濾膜對(duì)膜分離技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是公開(kāi)一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，為膜分離技術(shù)提供一種強(qiáng)度高于陶瓷膜的新型膜材料。
本發(fā)明采取如下技術(shù)方案分別制備TiO2溶膠、SiO2溶膠、Al2O3溶膠和ZrO2溶膠→制備Al2O3底膜→在底膜上分別制備SiO2復(fù)合陶瓷膜、ZrO2復(fù)合陶瓷膜和TiO2復(fù)合陶瓷膜→多孔不銹鋼基復(fù)合陶瓷超濾膜。
依照上述技術(shù)方案可以在孔徑1μm的多孔不銹鋼基體上制備三種類(lèi)型的復(fù)合陶瓷超濾膜，其孔徑分布范圍為0.08～0.3μm。該復(fù)合陶瓷膜可以進(jìn)而制成超濾膜組件，代替目前使用的有機(jī)或陶瓷超濾膜，能廣泛應(yīng)用于電子、食品、環(huán)保、化工、冶金、醫(yī)藥、生物、能源、石油、仿生等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體可按以下技術(shù)方案進(jìn)行a.制備TiO2溶膠a.1摩爾比Ti(OBu)4∶H2O∶HNO3∶EtOH＝1∶300∶1.2∶2a.2取去離子水置于燒瓶中a.3取Ti(OBu)4于燒杯中a.4移取乙醇加入盛有Ti(OBu)4的燒杯中，攪拌a.5劇烈攪拌下，將Ti(OBu)4的乙醇溶液逐滴滴加到燒瓶中a.6向燒瓶中滴加HNO3溶液a.7 60℃～65℃回流至透明a.8制得TiO2溶膠；b.制備SiO2溶膠b.1摩爾比TEOS∶H2O∶EtOH∶NH4OH＝1∶52.6∶38.2∶2.1b.2移取無(wú)水乙醇置于燒瓶中b.3再加入TEOS成混合液b.4在燒瓶上組裝回流裝置，將混合液加熱至5O℃b.5移取去離子水及氨水于燒杯中，攪拌混合b.6待TEOS的乙醇溶液溫度達(dá)到50℃時(shí)開(kāi)始逐滴滴加氨水溶液b.7滴加完后于50℃～60℃下溶膠12～14hb.8制得SiO2溶膠；c.制備Al2O3溶膠
c.1摩爾比Al(C3HO)3∶H2O∶HNO3＝1∶300∶0.22c.2取去離子水置于燒瓶中c.3在燒瓶上組裝回流裝置，加熱去離子水至85℃c.4秤取Al(C3HO)3，研細(xì)后加入燒瓶c.5滴加HNO3c.6 85℃～90℃下膠溶12～14hc.7制得Al2O3溶膠；d.制備ZrO2溶膠d.1體積比0.5mol/L的ZrOCl2·8H2O∶0.25mol/L的草酸＝1∶0.5d.2移取ZrOCl2·8H2O溶液加入錐形瓶d.3加熱溶液至85℃，攪拌d.4移取草酸溶液，逐滴滴加d.5繼續(xù)攪拌30～35分鐘d.6制得ZrO2溶膠；e.制備Al2O3底膜e.1將Al2O3溶膠用去離子水稀釋至0.032mol/Le.2添加1％聚乙烯醇(PVA)e.3 15℃～20℃下陳化12～14he.4用浸涂法涂膜e.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜e.6將干凝膠膜熱處理e.6.1溫度1200℃～1300℃e.6.2時(shí)間3～4he.7制得Al2O3底膜；
f.在底膜上制備SiO2型陶瓷膜f.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.047mol/Lf.2添加1％聚乙烯醇(PVA)f.3 15℃～20℃下陳化12～14hf.4用浸涂法涂膜f.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜f.6熱處理f.6.1溫度800℃～900℃f.6.2時(shí)間3～4hf.7得到SiO2型復(fù)合陶瓷超濾膜；g.在底膜上制備ZrO2型陶瓷膜g.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.47mol/Lg.2添加1％聚乙烯醇(PVA)g.3 15℃～20℃下陳化12～14hg.4用浸涂法涂膜g.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜g.6熱處理g.6.1溫度800℃～900℃g.6.2時(shí)間3～4h；g.7得到ZrO2型復(fù)合陶瓷超濾膜；h.在底膜上制備TiO2型陶瓷膜h.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.0036mol/Lh.2添加1％聚乙烯醇(PVA)h.3 15℃～20℃下陳化12～14hh.4用浸涂法涂膜
h.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜h.6熱處理h.6.1溫度800℃～900℃h.6.2時(shí)間3～4hh.7得到TiO2型復(fù)合陶瓷超濾膜。
制得三種類(lèi)型的多孔不銹鋼基復(fù)合陶瓷超濾膜，從Al2O3底膜到頂膜其孔徑依次呈梯度分布，最外層膜的孔徑最小，其孔徑分布范圍為0.08～0.3μm。
實(shí)施例1.首先稀釋Al2O3溶膠至濃度為0.032mol/L，添加1％的PVA黏合劑，攪拌均勻，15℃～20℃下放置陳化12～14h；2.攪拌制膜液，將不銹鋼基體浸入制膜液中充分吸附制膜液，之后提拉出不銹鋼基體，并甩掉表面過(guò)多的制膜液，在不銹鋼基體上形成一層濕溶膠膜；3.將濕膜放置在空氣中干燥，即成為干凝膠膜；4.將干凝膠膜于1200℃～1300℃下進(jìn)行熱處理，時(shí)間3～4小時(shí)，則可以在多孔不銹鋼基體上形成一層Al2O3陶瓷底膜；5.分別稀釋TiO2、SiO2、ZrO2三種溶膠到0.036mol/L、0.047mol/L和0.47mol/L；6.分別向上述三種溶膠中添加1％的PVA制備制膜液；7.用浸涂法進(jìn)行第二次涂膜，得到SiO2、ZrO2、TiO2三種類(lèi)型的濕膜；8.三種類(lèi)型的濕膜均于15℃～20℃的空氣中干燥，即成為干凝膠膜；9.將干凝膠膜于800℃～900℃下熱處理3～4h，即可在孔徑1μm的多孔不銹鋼表面得到三種類(lèi)型的多層陶瓷復(fù)合超濾膜，其膜層的孔徑分布范圍為0.08～0.3μm。
權(quán)利要求
1.一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，其特征是采取如下技術(shù)方案分別制備TiO2溶膠、SiO2溶膠、Al2O3溶膠和ZrO2溶膠→制備Al2O3底膜→在底膜上分別制備SiO2復(fù)合陶瓷膜、ZrO2復(fù)合陶瓷膜和TiO2復(fù)合陶瓷膜→多孔不銹鋼基復(fù)合陶瓷超濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，其特征是具體可按以下技術(shù)方案進(jìn)行2.a制備TiO2溶膠2.a.1摩爾比Ti(OBu)4∶H2O∶HNO3∶EtOH＝1∶300∶1.2∶22.a.2取去離子水置于燒瓶中2.a.3取Ti(OBu)4于燒杯中2.a.4移取乙醇加入盛有Ti(OBu)4的燒杯中，攪拌2.a.5劇烈攪拌下，將Ti(OBu)4的乙醇溶液逐滴滴加到燒瓶中2.a.6向燒瓶中滴加HNO3溶液2.a.7 60℃～65℃回流至透明2.a.8制得TiO2溶膠；2.b制備SiO2溶膠2.b.1摩爾比TEOS∶H2O∶EtOH∶NH4OH＝1∶52.6∶38.2∶2.12.b.2移取無(wú)水乙醇置于燒瓶中2.b.3再加入TEOS成混合液2.b.4在燒瓶上組裝回流裝置，將混合液加熱至50℃2.b.5移取去離子水及氨水于燒杯中，攪拌混合2.b.6待TEOS的乙醇溶液溫度達(dá)到50℃時(shí)開(kāi)始逐滴滴加氨水溶液2.b.7滴加完后于50℃～60℃下溶膠12～14h2.b.8制得SiO2溶膠；2.c制備Al2O3溶膠2.c.1摩爾比Al(C3HO)3∶H2O∶HNO3＝1∶300∶0.222.c.2取去離子水置于燒瓶中，組裝回流裝置2.c.3在燒瓶上組裝回流裝置，加熱去離子水至85℃2.c.4秤取Al(C3HO)3，研細(xì)后加入燒瓶2.c.5滴加HNO32.c.6 85℃～90℃下膠溶12～14h2.c.7制得Al2O3溶膠；2.d制備ZrO2溶膠2.d.1體積比0.5mol/L的ZrOCl2·8H2O∶0.25mol/L的草酸＝1∶0.52.d.2移取ZrOCl2·8H2O溶液加入錐形瓶2.d.3加熱溶液至85℃，攪拌2.d.4移取草酸溶液，逐滴滴加2.d.5繼續(xù)攪拌30～35分鐘2.d.6制得ZrO2溶膠；2.e制備Al2O3底膜2.e.1將Al2O3溶膠用去離子水稀釋至0.032mol/L2.e.2添加1％聚乙烯醇(PVA)2.e.3 15℃～20℃下陳化12～14h2.e.4用浸涂法涂膜2.e.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜2.e.6將干凝膠膜熱處理2.e.6.1溫度1200℃～1300℃2.e.6.2時(shí)間3～4h2.e.7制得Al2O3底膜；2.f在底膜上制備SiO2型陶瓷膜2.f.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.047mol/L2.f.2添加1％聚乙烯醇(PVA)2.f.3 15℃～20℃下陳化12～14h2.f.4用浸涂法涂膜2.f.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜2.f.6熱處理2.f.6.1溫度800℃～900℃2.f.6.2時(shí)間3～4h2.f.7得到SiO2型復(fù)合陶瓷超濾膜；2.g在底膜上制備ZrO2型陶瓷膜2.g.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.47mol/L2.g.2添加1％聚乙烯醇(PVA)2.g.3 15℃～20℃下陳化12～14h2.g.4用浸涂法涂膜2.g.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜2.g.6熱處理2.g.6.1溫度800℃～900℃2.g.6.2時(shí)間3～4h；2.g.7得到ZrO2型復(fù)合陶瓷超濾膜；2.h在底膜上制備TiO2型陶瓷膜2.h.1用去離子水稀釋溶膠濃度為0.0036mol/L2.h.2添加1％聚乙烯醇(PVA)2.h.3 15℃～20℃下陳化12～14h2.h.4用浸涂法涂膜2.h.5濕膜于15℃～20℃的空氣中干燥，得到干凝膠膜2.h.6熱處理2.h.6.1溫度800℃～900℃2.h.6.2時(shí)間3～4h2.h.7得到TiO2型復(fù)合陶瓷超濾膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，其特征是制得三種類(lèi)型的多孔不銹鋼基復(fù)合陶瓷超濾膜，從Al2O3底膜到頂膜其孔徑依次呈梯度分布，最外層膜的孔徑最小，其孔徑分布范圍為0.08～0.3μm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在多孔不銹鋼基體上制備復(fù)合陶瓷超濾膜的方法，其技術(shù)方案是分別制備TiO
文檔編號(hào)B01D71/00GK101069819SQ200710017580
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者李忠宏, 楊公明, 仇農(nóng)學(xué), 楊祖培, 楊繼紅 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)