專利名稱：利用工業(yè)廢渣制備多孔濾膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域中的膜制備方法。提出一種利用工業(yè)廢渣制備多孔濾膜的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的多孔膜包括有機高分子膜和無機膜。無機膜由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能得到迅速發(fā)展。無機膜主要包括金屬膜、陶瓷膜和炭膜，其中陶瓷膜生產(chǎn)工藝一般采用陶瓷粉粘結(jié)成型，然后進行高溫?zé)Y(jié)得到。由于陶瓷粉硬度高，磨細成本很高，并且消耗大量的天然礦物資源，燒結(jié)溫度高，能耗高。工業(yè)廢渣是礦業(yè)、冶金和電力等行業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物，我國堆存量已超過億噸，由于利用率較低，堆存量每年還在增加，以其為原料，制備多孔濾膜，可大幅降低膜成本同時減少廢渣堆存量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以廉價的工業(yè)廢渣為原料，采用簡單的工藝，即將工業(yè)廢渣中加入適量的水和添加劑，成型，成型物干燥后，置燒結(jié)爐中燒結(jié)，制造孔徑分布窄，成本低的微濾膜的方法。
實現(xiàn)本發(fā)明的構(gòu)思基于采用和陶瓷原料性質(zhì)相似、來源豐富的工業(yè)廢渣灰為原料，經(jīng)成型、干燥、燒結(jié)形成多孔濾膜，原料成本大幅降低。
實施本發(fā)明的具體方法是首先將工業(yè)廢渣進行磨細和分選或直接分選，得到不同粒徑的原料，向分選后的工業(yè)廢渣中加入水和添加劑0.01-30％，添加劑是粘結(jié)劑或塑化劑或潤滑劑的一種或幾種。粘結(jié)劑選自酚醛樹脂類粘結(jié)劑、纖維素及其衍生物類粘結(jié)劑、淀粉和聚乙烯醇中的一種或幾種；塑化劑使用甘油或聚乙二醇或聚乙烯醇；潤滑劑使用乙二醇。加入添加劑后將原料攪拌均勻，采用澆注法、擠出法或等靜壓法成型，根據(jù)所采用的成型方法不同，加入不同量的水和添加劑，使之適合不同的成型工藝，然后進行成型、干燥，將干燥成型物置于燒結(jié)爐中燒結(jié)、冷卻。燒結(jié)溫度根據(jù)不同原料的燒結(jié)特性而不同，以0.1～30℃/min的升溫速度升至燒結(jié)溫度(500-1600℃)，恒溫0-500分鐘，然后自然冷卻，得到對稱膜(支撐體)，該對稱膜可直接應(yīng)用，也可用作非對稱多孔濾膜的支撐體。
制備非對稱多孔濾膜則以對稱膜為支撐體，以粒度更小的工業(yè)廢渣漿液為涂膜液進行涂覆、干燥和二次燒結(jié)，其中涂膜漿液中固體粉料含量10-80％，粘結(jié)劑用量0.1-30％，分散劑用量0.01-10％。將涂膜漿液攪拌均勻后利用噴涂法、浸涂法或刮涂法進行涂膜，然后進行自然干燥或烘干。干燥后進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500～1600℃，升溫速度0.1～30℃/min，恒溫時間0～500分鐘，冷卻后得到非對稱多孔濾膜。
本發(fā)明以工業(yè)廢渣為原料，通過簡單的燒結(jié)法制得低成本的多孔濾膜。該發(fā)明投資小，是工業(yè)廢渣高附加值利用的好方法，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。
下面介紹
具體實施例方式
實施例1采用經(jīng)過分離得到的平均粒徑10微米的粉煤灰微珠，加入適量的水和1％的甲基纖維素，攪拌捏和均勻，采用等靜壓法在直徑2cm的模具中成型，成型壓力6MPa，得到厚度2mm的對稱膜素坯，室溫干燥24小時或110攝氏度干燥1小時，然后置入馬弗爐中，以每分鐘3攝氏度的升溫速度升至1100攝氏度，恒溫1小時，自然冷卻到室溫，得到平均孔徑2.0微米的多孔膜。
實施例2采用平均粒徑2微米的粉煤灰微珠，工藝條件同實施例1，可得到平均孔徑0.38微米的多孔膜。
實施例3以平均粒徑為2微米的粉煤灰粒子制備漿液，漿液中含粉煤灰粒子40％，粘結(jié)劑甲基纖維素5％，分散劑聚丙烯酸鈉鹽0.02％，水54.95％，攪拌均勻后，以實施例1制備的多孔膜為支撐體，經(jīng)浸涂法涂膜。自然干燥48小時，以和實施例1相同的燒結(jié)條件燒結(jié)，得到分離層平均孔徑為0.4微米的非對稱多孔濾膜。
權(quán)利要求
1.一種利用工業(yè)廢渣制造多孔濾膜的方法，其由下述步驟組成a)在工業(yè)廢渣中加入添加劑，勻化、成型；b)將成型物干燥；c)將干燥后的成型物置于燒結(jié)爐中燒結(jié)；和d)冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，工業(yè)廢渣選自下述的一種或多種a)燃煤熱電廠產(chǎn)生的、經(jīng)過破碎或分選的燃煤飛灰或爐底渣。b)冶金高爐產(chǎn)生的、經(jīng)過破碎或分選的高爐渣。c)經(jīng)過破碎或分選的煤矸石。d)經(jīng)過破碎或分選的高嶺石尾礦。e)經(jīng)過破碎或分選的釩土礦尾礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，添加劑選自下述的一種或多種a)粘結(jié)劑選自酚醛樹脂類粘結(jié)劑、纖維素及其衍生物類粘結(jié)劑、淀粉、聚乙烯醇；b)塑化劑甘油、聚乙二醇、聚乙烯醇；c)潤滑劑乙二醇；
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的方法，其中，總的添加劑用量是工業(yè)廢渣重量的0.01～30％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，用等靜壓法、擠出法或澆鑄法進行成型。
6.利用權(quán)利要求1的產(chǎn)品制備非對稱多孔濾膜，其由下述步驟組成a)將權(quán)利要求1的產(chǎn)品用涂膜液進行涂覆；b)將涂覆后的產(chǎn)品干燥；c)將干燥后的產(chǎn)品置于燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；和d)冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，涂膜液是利用權(quán)利要求2中的工業(yè)廢渣添加添加劑配制的漿液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中，添加劑選自下述的一種或多種a)粘結(jié)劑選自酚醛樹脂類粘結(jié)劑、纖維素及其衍生物類粘結(jié)劑、淀粉、聚乙烯醇；b)分散劑選自聚羧酸鹽、聚亞羧酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基聚乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8的方法，其中，添加劑用量為粘結(jié)劑0.1-30％，分散劑0.01-10％。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中，涂覆方法是噴涂法、刮涂法或浸涂法。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或6的方法，其中，干燥條件為自然干燥或加熱烘干。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或6的方法，其中，燒結(jié)條件為燒結(jié)溫度600～1600℃，升溫速率每分鐘0.1～30℃，恒溫時間0～500分鐘。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或6的方法，其中，冷卻是自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種簡單實用的低成本多孔濾膜的制備方法，即將工業(yè)廢渣進行破碎或分選，加入添加劑勻化、成型，成型物干燥后在燒結(jié)爐中燒結(jié)，冷卻后得到孔徑分布窄，孔隙率高的對稱多孔濾膜。此產(chǎn)品用于微濾分離或用作非對稱多孔膜的支撐體。利用工業(yè)廢渣添加添加劑配制的涂膜液在對稱膜上涂覆，涂覆后進行干燥和燒結(jié)，制備非對稱多孔濾膜。
文檔編號B01D71/02GK1843595SQ20051006321
公開日2006年10月11日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者秦國彤, 魏微, 李大鵬 申請人:北京航空航天大學(xué), 北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院