專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種由納米TiO₂和Al₂O₃組成的微孔陶瓷膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種微孔陶瓷膜材料的制備方法，具體涉及一種由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：對(duì)廢水中分散油和乳狀油的處理，國(guó)外均作了大量研究。通常，油/水乳狀液含0.1-10%的油。根據(jù)油滴分散在水相中組成、尺寸、物理性能和穩(wěn)定性，油/水乳狀液分成兩種乳狀液微乳狀液和宏觀乳狀液。宏觀乳狀液是一種牛奶狀不透明的物質(zhì)，以及含直徑0.2-10mm的油滴。微乳狀液含微量油和相對(duì)于油含量較高的表面活性劑。微乳狀液是透明的，油滴的尺寸非常小，尺寸約10-150nm。二氧化鈦微孔陶瓷膜的孔徑102-104nm、二氧化鈦微孔陶瓷超濾膜的孔徑Ι-lOOnm、二氧化鈦微孔陶瓷反滲透膜的孔徑<Inm和二氧化鈦微孔陶瓷納濾膜的孔徑介于反滲透膜和超濾膜之間，它們可使油份濃縮，使水和低分子有機(jī)物透過(guò)，實(shí)現(xiàn)油水分離。因此二氧化鈦微孔陶瓷膜分離方法已廣泛應(yīng)用于分散油和乳狀油的分離，尤其是微濾(MF)和超濾(UF)，反滲透和納濾應(yīng)用于乳狀油和溶解油的分離。二氧化鈦微孔陶瓷膜法進(jìn)行油水分離的特征是(1)不需加入其它試劑的物理分離；(2)不會(huì)產(chǎn)生含油污泥，濃縮油可回收或焚燒處理；(3)廢水中油份濃度變化幅度大時(shí)，透過(guò)流量和水質(zhì)基本不變；(4)一般膜法只需壓力循環(huán)廢水，設(shè)備費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，特別適合于油份濃度幾干個(gè)PPm以下的廢水處理；(5)油廢水中混有易于凝固的油分粒子時(shí)，需對(duì)廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。因此，二氧化鈦微孔陶瓷膜的選擇就更為關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，二氧化鈦微孔陶瓷膜和膜操作條件的選擇，目的是要達(dá)到高通量和高截留率。然而目前現(xiàn)有的一些二氧化鈦微孔陶瓷膜存在的缺陷致使其無(wú)法達(dá)到這樣的目的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服
背景技術(shù)：
的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，建造和運(yùn)行成本低廉，節(jié)約能源消耗的微孔陶瓷膜材料及其制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供一種由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料的制備方法，其具體步驟如下(1)以氧化鋁粉、宜春高嶺土、納米TiO2、粘結(jié)劑、開(kāi)孔劑為原料混合配料；(2)球磨、攪拌、篩選、除鐵；(3)壓干、擠壓成型；(4)干燥；(5)氣化窯爐燒結(jié)后自然冷卻。其中，所述步驟(1)是將如下重量配比的原料氧化鋁粉25-35份、宜春高嶺土15-25份、納米Ti0215-25份，添加適量粘結(jié)劑、開(kāi)孔劑混合配料；優(yōu)選添加粘結(jié)劑5_15份，開(kāi)孔劑25-35份。更優(yōu)選的原料重量配比為氧化鋁粉30份、宜春高嶺土20份、納米Ti0220份，粘結(jié)劑10份、開(kāi)孔劑30份。其中，所述氧化鋁粉優(yōu)選Al2O3純度彡99.5%，細(xì)度<5μπι;所述納米TiO2優(yōu)選TiO2純度彡99.0%，細(xì)度<5μπι;所述宜春高嶺土優(yōu)選Al2O3含量彡30.0%,SiO2含量彡55.0%。其中，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素(CMC)，所述開(kāi)孔劑為煤粉。其中，所述步驟(2)是將配好比例的原料一起放入球磨機(jī)內(nèi)攪拌2-4小時(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器振動(dòng)篩選、除鐵。其中，所述步驟(3)是進(jìn)行球磨后用榨干機(jī)壓干，經(jīng)成型機(jī)器擠壓成型。其中，所述步驟(4)是將成型坯體在常溫下曬干或烘干7-9小時(shí)；優(yōu)選8小時(shí)。其中，所述步驟(5)是氣化窯爐燒結(jié)20-28小時(shí)，燒結(jié)溫度1000-1400°C；所述燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選24小時(shí)，燒結(jié)溫度優(yōu)選1200°C。經(jīng)本發(fā)明制備方法得到的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料，其孔徑范圍在2nm-300nm。所述由納米TiOjPAL2O3組成的微孔陶瓷膜制備成球型，直徑在Φ0.5mm-Φ50mm；制備成過(guò)濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm_1500mm之間。進(jìn)一步可將所述由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料用于油水分離的膜分離技術(shù)，例如用于廢水處理。本發(fā)明制備的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料具有光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化效率高、氧化能力強(qiáng)、耐酸耐堿、耐高溫、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。在自潔、抗菌、環(huán)境治理等方面應(yīng)用廣泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化劑可迅速再生的特點(diǎn)，同時(shí)還可降解大氣中的其它污染物。其適用在高壓、高溫、高粘度、高固體含量和苛刻PH條件下使用，以二氧化鈦陶瓷作為支撐體而制作出的無(wú)機(jī)陶瓷膜管、板，用于油水分離的膜分離技術(shù)。雙氧水生產(chǎn)過(guò)程中的工作液大量流失，使生產(chǎn)成本過(guò)高，經(jīng)本發(fā)明制備的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜處理后，工作液的截留率達(dá)98%以上，CODcr的去除率達(dá)90%以上，降低了后續(xù)生化處理的負(fù)荷，從而減少了后續(xù)處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用，不但解決了達(dá)標(biāo)排放，避免了二次污染，工作液循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，保護(hù)了周邊的生態(tài)環(huán)境，減少了環(huán)境糾紛，并能回收其中高附加值的油，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1氧化鋁粉，從山東鋁業(yè)股份有限公司購(gòu)買(mǎi)，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，細(xì)度<5μm。宜春高嶺土，購(gòu)買(mǎi)于江西宜春高嶺土礦，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。納米TiO2，從天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心購(gòu)買(mǎi)(綠環(huán)牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結(jié)劑羧甲基纖維素(CMC粘結(jié)劑)，從上海申光食用化學(xué)品有限公司購(gòu)買(mǎi)，批號(hào)0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開(kāi)孔劑煤粉，從山西華鼎經(jīng)貿(mào)有限公司購(gòu)買(mǎi)，其主要成分為Si02、A1203、Fe203、CaO0將上述氧化鋁粉30kg、宜春高嶺土20kg、納米TiO220kg、粘結(jié)劑10kg、開(kāi)孔劑30kg混合配料，一起放入球磨機(jī)內(nèi)攪拌3小時(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器振動(dòng)篩選、除鐵。球磨后榨干機(jī)壓干，經(jīng)成型機(jī)器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干8小時(shí)。氣化窯爐燒結(jié)24小時(shí)，燒結(jié)溫度1200°C后自然冷卻。經(jīng)上述制備的微孔陶瓷膜的物理性能如表1所示，制備成球型，直徑在Φ0.5mm-C>50mmo表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2氧化鋁粉，從山東鋁業(yè)股份有限公司購(gòu)買(mǎi)，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，細(xì)度<5μm。宜春高嶺土，購(gòu)買(mǎi)于江西宜春高嶺土礦，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。納米TiO2，從天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心購(gòu)買(mǎi)(綠環(huán)牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結(jié)劑羧甲基纖維素(CMC粘結(jié)劑)，從上海申光食用化學(xué)品有限公司購(gòu)買(mǎi)，批號(hào)0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開(kāi)孔劑煤粉，從山西華鼎經(jīng)貿(mào)有限公司購(gòu)買(mǎi)，其主要成分為Si02、A1203、Fe2O3,CaO0將上述氧化鋁粉25kg、宜春高嶺土15kg、納米TiO215kg、粘結(jié)劑5kg、幵孔劑25kg混合配料，一起放入球磨機(jī)內(nèi)攪拌2小時(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器振動(dòng)篩選、除鐵。球磨后榨干機(jī)壓干，經(jīng)成型機(jī)器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干7小時(shí)。氣化窯爐燒結(jié)20小時(shí)，燒結(jié)溫度1000°C后自然冷卻即得。制備成過(guò)濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。實(shí)施例3氧化鋁粉，從山東鋁業(yè)股份有限公司購(gòu)買(mǎi)，成分Al2O3≥99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3≤0.05%,CaO<0.HNa2O≤0.15%，細(xì)度<5μm。宜春高嶺土，購(gòu)買(mǎi)于江西宜春高嶺土礦，成分=Al2O330.12%,SiO255.67%,Fe2O30.46%,CaO0.17%,MgO0.08%,Na2O1.13%。納米TiO2，從天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心購(gòu)買(mǎi)(綠環(huán)牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結(jié)劑羧甲基纖維素(CMC粘結(jié)劑)，從上海申光食用化學(xué)品有限公司購(gòu)買(mǎi)，批號(hào)0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開(kāi)孔劑煤粉，從山西華鼎經(jīng)貿(mào)有限公司購(gòu)買(mǎi)，其主要成分為Si02、A1203、Fe203、CaO0將上述氧化鋁粉35kg、宜春高嶺土25kg、納米TiO225kg、粘結(jié)劑15kg、開(kāi)孔劑35kg混合配料，一起放入球磨機(jī)內(nèi)攪拌4小時(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器振動(dòng)篩選、除鐵。球磨后榨干機(jī)壓干，經(jīng)成型機(jī)器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干9小時(shí)。氣化窯爐燒結(jié)28小時(shí)，燒結(jié)溫度1400°C后自然冷卻即得。制備成過(guò)濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。權(quán)利要求一種由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料的制備方法，其具體步驟如下(1)以氧化鋁粉、宜春高嶺土、納米TiO2、粘結(jié)劑、開(kāi)孔劑為原料混合配料；(2)球磨、攪拌、篩選、除鐵；(3)壓干、擠壓成型；(4)干燥；(5)氣化窯爐燒結(jié)后自然冷卻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)是將如下重量配比的原料氧化鋁粉25-35份、宜春高嶺土15-25份、納米Ti0215_25份，添加適量粘結(jié)劑、開(kāi)孔劑混合配料；；優(yōu)選添加粘結(jié)劑5-15份，開(kāi)孔劑25-35份；更優(yōu)選的原料重量配比為氧化鋁粉30份、宜春高嶺土20份、納米Ti0220份，粘結(jié)劑10份、開(kāi)孔劑30份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述氧化鋁粉優(yōu)選Al2O3純度彡99.5%，細(xì)度<5μπι;所述納米TiO2優(yōu)選TiO2純度彡99.0%，細(xì)度<5μm；所述宜春高嶺土優(yōu)選Al2O3含量彡30.0%、SiO2含量彡55.0%。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素(CMC)，所述開(kāi)孔劑為煤粉。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)是將配好比例的原料一起放入球磨機(jī)內(nèi)攪拌2-4小時(shí)，經(jīng)過(guò)機(jī)器振動(dòng)篩選、除鐵。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)是進(jìn)行球磨后用榨干機(jī)壓干，經(jīng)成型機(jī)器擠壓成型。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)是將成型坯體在常溫下曬干或烘干7-9小時(shí)；優(yōu)選8小時(shí)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(5)是氣化窯爐燒結(jié)20-28小時(shí)，燒結(jié)溫度1000-1400°C；所述燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選24小時(shí)，燒結(jié)溫度優(yōu)選1200°C。9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法得到的由納米Ti02*AL203組成的微孔陶瓷膜材料，其孔徑范圍在2nm-300nm，所述由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜制備成球型時(shí)，直徑在Φ0.5mm-Φ50mm；制備成過(guò)濾管型時(shí)，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。10.權(quán)利要求9所述的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料用于油水分離的膜分離技術(shù)，例如用于廢水處理。全文摘要本發(fā)明提供一種由納米TiO2和Al2O3組成的微孔陶瓷膜材料及其制備方法，通過(guò)按比例混配原料，球磨、攪拌、篩選、除鐵，壓干、擠壓成型，干燥以及氣化窯爐燒結(jié)后自然冷卻即得。本發(fā)明制備的微孔陶瓷膜具有光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化效率高、氧化能力強(qiáng)、耐酸耐堿、耐高溫、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。在自潔、抗菌、環(huán)境治理等方面應(yīng)用廣泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化劑可迅速再生的特點(diǎn)，同時(shí)還可降解大氣中的其它污染物。文檔編號(hào)C02F101/32GK101823885SQ201010156800公開(kāi)日2010年9月8日申請(qǐng)日期2010年4月23日優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日發(fā)明者胡萍德申請(qǐng)人:胡萍德