一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備藝，屬于膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，準(zhǔn)備膜管，并用氮?dú)獯祾咚瞿す?，以清潔所述膜管表面的灰塵；將所述膜管放入煅燒爐中燒制以去除所述膜管上的有機(jī)物；使用涂覆設(shè)備將載體材料涂覆到所述膜管上；涂覆好后將所述膜管放置到所述煅燒爐中煅燒；使用金剛石將所述膜管的兩端磨平，所述膜管被磨平的長(zhǎng)度約10毫米，并涂覆一層玻璃；使用涂覆設(shè)備再涂一層載體材料至所述膜管上等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明雜化氧化硅膜是將SiO2中部分Si-O-Si鍵用Si-CmHn-Si代替，在具有和分子篩膜同等分離性能基礎(chǔ)上，增加了抗水解性能、耐酸性能及耐高溫性能，進(jìn)而延長(zhǎng)了膜材料壽命，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外的滲透汽化膜產(chǎn)品采用陶瓷管內(nèi)壁涂覆的空白。
【專利說(shuō)明】一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)快速發(fā)展，各種有機(jī)溶劑得到廣泛使用，包括醇類、酯類、酮類、醚類、芳香族化合物等化學(xué)溶劑應(yīng)用于能源、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。目前國(guó)內(nèi)外研究并可工業(yè)化應(yīng)用的有機(jī)溶劑脫水技術(shù)的滲透汽化膜材料主要有兩種:有機(jī)高分子膜材料和無(wú)機(jī)分子篩膜材料。針對(duì)大多有機(jī)溶劑偏酸性及滲透汽化處理溫度高等特性，這兩種膜材料均有弊端，有機(jī)滲透汽化膜耐溫、耐沖刷、耐酸堿和耐溶脹能力不足，僅有幾個(gè)月的壽命，因壽命短增加了滲透汽化的處理成本，逐漸取而代之的是無(wú)機(jī)膜。無(wú)機(jī)分子篩膜以NaA為代表，雖可得到較好的分離性能指標(biāo)，但其長(zhǎng)期水熱穩(wěn)定性不好。另外，因分子篩的自身S1-O-Si鍵不穩(wěn)定，耐酸性和抗水解性能差，因此不能用在PH值較低的有機(jī)溶劑脫水，并且膜材料壽命較短。
[0003]另外現(xiàn)有技術(shù)中，使用陶瓷管作為支撐體涂覆膜材料多是外壁涂覆，雖然涂覆技術(shù)難度低，但是，外壁涂覆膜管，容易在安裝操作時(shí)損傷；在使用操作時(shí)管外走流體，管內(nèi)抽真空，管內(nèi)空間小，抽真空效率低而導(dǎo)致膜使用效率低下，本發(fā)明開(kāi)發(fā)的滲透汽化膜產(chǎn)品是將材料涂覆在陶瓷管內(nèi)壁上，可避免以上問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外的滲透汽化膜產(chǎn)品采用陶瓷管內(nèi)壁涂覆的空白。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決:一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，具體步驟如下:步驟S1:準(zhǔn)備膜管，并用氮?dú)獯祾咚瞿す?，以清潔所述膜管表面的灰塵；步驟S2:將所述膜管放入煅燒爐中燒制以去除所述膜管上的有機(jī)物；步驟S3:使用涂覆設(shè)備并采用陶瓷管內(nèi)壁涂覆方式將載體材料涂覆到所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的內(nèi)層；步驟S4:涂覆好后將所述膜管放置到煅燒爐中煅燒；步驟S5:使用金剛石將所述膜管的兩端磨平，所述膜管被磨平的長(zhǎng)度約10毫米，并在被打磨的區(qū)域涂覆一層玻璃，以便將接口密封住；步驟S6:使用涂覆設(shè)備再涂一層載體材料至所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的中間層；步驟S7:將步驟S6的所述膜管放置在干燥箱內(nèi)干燥，溫度保持40°C，相對(duì)濕度60% ;步驟S8:待干燥后，將所述膜管放置到所述煅燒爐中繼續(xù)煅燒；步驟S9:使用涂覆設(shè)備將雜化氧化硅材料涂覆在所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的外層；步驟SlO:將步驟S9中的所述膜管放置在煅燒爐中，室溫條件下放置至少12小時(shí)后，使用300°C -400°C燒結(jié)膜管，得以制成陶瓷支撐雜化氧化硅膜。
[0006]陶瓷支撐雜化氧化硅滲透汽化膜是以陶瓷管作為支撐體，以λ -Al2O3、二氧化鈦、氧化鋯或二氧化硅等材料為載體，將改性后的雜化氧化硅材料涂覆在載體表面的形成一層平均孔徑集中分布在0.3^0.6nm、厚度為2(T2000nm的微孔致密膜，因此從結(jié)構(gòu)和孔徑上分，該膜共由三層材料組成，第一層陶瓷支撐體為大孔顆粒材料，第二層載體材料作為介孔顆粒材料，第三層雜化氧化硅作為微孔顆粒材料，層層遞進(jìn)，進(jìn)而形成規(guī)則平滑的滲透汽化膜。
[0007]作為優(yōu)選的，上述步驟S2中的煅燒爐中的燒制溫度為500°C _600°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\冷卻速率為0.5 0C /min。
[0008]作為優(yōu)選的，上述步驟S4中的煅燒爐中的燒制溫度為1000°C -1200°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\降溫速率為0.50C /min。
[0009]作為優(yōu)選的，上述步驟S8中的煅燒爐中的燒制溫度為500°C _600°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\冷卻速率為0.50C /min。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明開(kāi)發(fā)的雜化氧化硅膜材料是將SiO2中S1-O-Si鍵，部分用S1-CmHn-Si代替，在具有和分子篩膜同等分離性能基礎(chǔ)上，增加了抗水解性能、耐酸性能及耐高溫性能，進(jìn)而延長(zhǎng)了膜材料壽命，并且通過(guò)上述技術(shù)方案制造的陶瓷支撐雜化氧化硅滲透汽化膜有如下優(yōu)越性能:1)耐水熱性可長(zhǎng)期在120°C ~150°C水熱環(huán)境下工作，最高可承受17(Tl90°C ；2)耐酸堿性適用于PH=3~8的有機(jī)溶劑；3)耐溶劑性適用于常見(jiàn)醇、醚、酮、S旨、苯、酚、四氫呋喃、乙腈等各種溶劑及其混合溶劑。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]實(shí)施例1:一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，包括涂覆、干燥和煅燒過(guò)程，具體步驟如下:步驟S1:準(zhǔn)備膜管，并用氮?dú)獯祾咚瞿す?，以清潔所述膜管表面的灰塵；步驟S2:將所述膜管放入煅燒爐中燒制以去除所述膜管上的有機(jī)物；步驟S3:使用涂覆設(shè)備并采用陶瓷管內(nèi)壁涂覆方式將載體材料涂覆到所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的內(nèi)層；步驟S4:涂覆好后將所述膜管放置到煅燒爐中煅燒；步驟S5:使用金剛石將所述膜管的兩端磨平，所述膜管被磨平的長(zhǎng)度約10毫米，并在被打磨的區(qū)域涂覆一層玻璃，以便將接口密封?。徊襟ES6:使用涂覆設(shè)備再涂一層載體材料至所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的中間層；步驟S7:將步驟S6的所述膜管放置在干燥箱內(nèi)干燥，溫度保持40°C，相對(duì)濕度60% ;步驟S8:待干燥后，將所述膜管放置到所述煅燒爐中繼續(xù)煅燒；步驟S9:使用涂覆設(shè)備將雜化氧化硅材料涂覆在所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的外層；步驟SlO:將步驟S9中的所述膜管放置在煅燒爐中，室溫條件下放置至少12小時(shí)后，使用300°C燒結(jié)膜管，得以制成陶瓷支撐雜化氧化硅膜。
[0013]陶瓷支撐雜化氧化硅滲透汽化膜是以陶瓷管作為支撐體，以λ -Al2O3、二氧化鈦、氧化鋯或二氧化硅等材料為載體，將改性后的雜化氧化硅材料涂覆在載體表面的形成一層平均孔徑集中分布在0.3^0.6nm、厚度為2(T2000nm的微孔致密膜，因此從結(jié)構(gòu)和孔徑上分，該膜共由三層材料組成，第一層陶瓷支撐體為大孔顆粒材料，第二層載體材料作為介孔顆粒材料，第三層雜化氧化硅作為微孔顆粒材料，層層遞進(jìn)，進(jìn)而形成規(guī)則平滑的滲透汽化膜。
[0014]上述技術(shù)方案中，上述步驟S2中的煅燒爐中的燒制溫度為600°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\冷卻速率為0.50C /min。
[0015]上述技術(shù)方案中，上述步驟S4中的煅燒爐中的燒制溫度為1200°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\降溫速率為0.50C /min。
[0016]上述技術(shù)方案中，上述步驟S8中的煅燒爐中的燒制溫度為600°C，在空氣氛中熱處理2h、升溫\冷卻速率為0.50C /min。
[0017]實(shí)施例2:所述載體材料為二氧化鈦，所述步驟S2和S8中在煅燒爐中的燒制溫度均為500°C，所述步驟S4中在煅燒爐中的燒制溫度為1100°C，所述步驟SlO中的燒制溫度為400°C，其余技術(shù)方案為同實(shí)施例1。
[0018]實(shí)施例3:所述載體材料為氧化鋯，所述步驟S2和S8中在煅燒爐中的燒制溫度均為550°C，所述步驟S4中在煅燒爐中的燒制溫度為1050°C，所述步驟SlO中的燒制溫度為350°C，其余技術(shù)方案為同實(shí)施例1。
[0019]實(shí)施例4:所述載體材料為二氧化硅，所述步驟S2和S8中在煅燒爐中的燒制溫度均為600°C，所述步驟S4中在煅燒爐中的燒制溫度為1000°C，所述步驟SlO中的燒制溫度為300°C，其余技術(shù)方案為同實(shí)施例1。
[0020]以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，顯然，本發(fā)明不限于以上的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，其特征在于，具體步驟如下:步驟S1:準(zhǔn)備膜管，并用氮?dú)獯祾咚瞿す?，以清潔所述膜管表面的灰塵；步驟S2:將所述膜管放入煅燒爐中燒制以去除所述膜管上的有機(jī)物；步驟S3:使用涂覆設(shè)備并采用陶瓷管內(nèi)壁涂覆方式將載體材料涂覆到所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的內(nèi)層；步驟S4:涂覆好后將所述膜管放置到煅燒爐中煅燒；步驟S5:使用金剛石將所述膜管的兩端磨平，所述膜管被磨平的長(zhǎng)度約10毫米，并在被打磨的區(qū)域涂覆一層玻璃，以便將接口密封住；步驟S6:使用涂覆設(shè)備再涂一層載體材料至所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的中間層；步驟S7:將步驟S6的所述膜管放置在干燥箱內(nèi)干燥，溫度保持40°C，相對(duì)濕度60% ;步驟S8:待干燥后，將所述膜管放置到所述煅燒爐中繼續(xù)煅燒；步驟S9:使用涂覆設(shè)備將雜化氧化硅材料涂覆在所述膜管上，以得到陶瓷支撐雜化氧化硅膜的外層；步驟SlO:將步驟S9中的所述膜管放置在煅燒爐中，室溫條件下放置至少12小時(shí)后，使用300°C -400°C燒結(jié)膜管，得以制成陶瓷支撐雜化氧化硅膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，其特征在于:所述載體材料為λ -Al2O3、二氧化鈦、氧化鋯或二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，其特征在于:所述步驟S2和所述步驟S8中的煅燒爐中的燒制溫度均為500°C -600°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷支撐雜化氧化硅膜制備工藝，其特征在于:所述步驟S4中的煅燒爐中的燒制溫度為1000°C -1200°C。
【文檔編號(hào)】B01D67/00GK103977713SQ201410166327
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】袁奕琳, 凌福康, 李玉芳, 施晨 申請(qǐng)人:寧波信遠(yuǎn)膜工業(yè)股份有限公司, 寧波信遠(yuǎn)工業(yè)集團(tuán)有限公司