專(zhuān)利名稱(chēng)：一種地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)膜材料及制備方法，特別是一種地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料及制備方法。
背景技術(shù)：
地質(zhì)聚合物材料的應(yīng)用可追溯到古代，即以高嶺土、白云巖或石灰?guī)r與鹽湖成分Na2CO3、草木灰成分K2CO3以及硅石的混合物，加水拌和后產(chǎn)生強(qiáng)堿NaOH和K0H，與其它組分發(fā)生反應(yīng)，生成礦物聚合粘結(jié)劑而制成人造石。J. Davidovits提出對(duì)這類(lèi)堿激活材料統(tǒng)一進(jìn)行命名，當(dāng)時(shí)確定的名稱(chēng)是聚招娃酸鹽(Polysialate, Sialate是silicon-oxo-aluminate的縮寫(xiě))。應(yīng)該說(shuō)這個(gè)名稱(chēng)是比較貼切的，明確地體現(xiàn)出了這類(lèi)材料的元素組成；之后不久，他又在另一篇美國(guó)專(zhuān)利中采用了一個(gè)更加通俗的名稱(chēng)“地質(zhì)聚合物”(Geopolymer)來(lái)指代聚鋁硅酸鹽；目前，世界上有許多專(zhuān)門(mén)研究機(jī)構(gòu)如在致力于地聚物材料的研究工作，如法國(guó)的“Geopolymer Institute”和美國(guó)的“Waterways ExperimentStation，，、澳大利亞的“Geopolymer Alliance，，等。有關(guān)地聚物科學(xué)的理論和應(yīng)用研究成果正在快速增長(zhǎng)。無(wú)機(jī)膜的首次研制和開(kāi)發(fā)要追溯到20世紀(jì)70年代末，當(dāng)時(shí)法國(guó)和美國(guó)以鈾濃縮為目的而把膜引進(jìn)分離領(lǐng)域。到了 20世紀(jì)末，多層、多孔道的無(wú)機(jī)膜和用于高溫、強(qiáng)酸堿環(huán)境的無(wú)機(jī)膜得到了發(fā)展，且走向商業(yè)化。到了 21世紀(jì)初，無(wú)機(jī)膜更是應(yīng)用于食品、生物、化工、能源、環(huán)境、電子等領(lǐng)域。申請(qǐng)?zhí)枮?9118127. I的專(zhuān)利公開(kāi)了一種制造陶瓷膜的方法。該方法先制備提供陶瓷粉末的膠態(tài)懸浮體和提供聚合物前體，然后將兩者混合，最后涂布成膜。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?0117221.2的專(zhuān)利公開(kāi)了一種梯度陶瓷膜管及其制備方法。該方法將陶瓷料漿經(jīng)陶瓷膜管機(jī)離心成型，然后經(jīng)脫模，燒結(jié)，冷卻得到梯度陶瓷膜管。該陶瓷膜管具有防污染、防堵、一次燒成等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?6116931. I的專(zhuān)利公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)膜家用凈水器的制備方法。該凈水器的過(guò)濾元件為無(wú)機(jī)膜組成，而該無(wú)機(jī)膜有除菌、除濁等功能。綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)成果來(lái)看，沒(méi)發(fā)現(xiàn)利用地聚物材料制備無(wú)機(jī)膜的專(zhuān)利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用廉價(jià)的化工原材料，克服現(xiàn)有無(wú)機(jī)膜材料生產(chǎn)技術(shù)的不足，提供一種成本低、制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品性能優(yōu)越，無(wú)毒無(wú)污染的地質(zhì)聚合物無(wú)機(jī)膜材料及其制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下I. 一種地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料，以重量份數(shù)計(jì)，所述地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料配方由地質(zhì)聚合物基料J、混合發(fā)泡劑F，按質(zhì)量比100 0. 3組成；用地質(zhì)聚合物基料重量
0-15%的去離子水調(diào)節(jié)漿料粘度；
上述無(wú)機(jī)膜材料基料J配方由固相S和液相L按質(zhì)量比100 128組成；固相S為偏高嶺土，由高嶺土在800°C下經(jīng)過(guò)2h煅燒得到；液相L為模數(shù)為I. 2-1. 5的工業(yè)鈉水玻璃(或鉀水玻璃)；上述混合發(fā)泡劑F由十二烷基硫酸鈉和鋁膏按質(zhì)量比I : I組成。上述的地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的抗壓強(qiáng)度在4. 0-40. OMPa之間、水通量在
l-10000kg/h m2MPa之間，體積密度在0. 50g/cm3-l. 5g/cm3之間，可耐800°C以上的高溫,注模成型后可制備成各種形狀的膜濾芯。 地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法，步驟如下(I)地質(zhì)聚合物基料J配制按質(zhì)量比100 100-130稱(chēng)取偏高嶺土和模數(shù)為I. 2-1. 5的工業(yè)鈉水玻璃(或鉀水玻璃)，混合并攪拌均勻，機(jī)械攪拌10分鐘后待用；(2)混合發(fā)泡劑F配制將鋁膏和十二烷基硫酸鈉按質(zhì)量比I : I混合配制均勻待用；(3)去離子水的加入在混合發(fā)泡劑中，按J漿料質(zhì)量的0-15%加入去離子水，混合并攪拌均勻，超聲振動(dòng)10分鐘后待用；(4)得到的地質(zhì)聚合物基料J和混合發(fā)泡劑F按質(zhì)量比100 : 0. 3 (水不計(jì)入混合發(fā)泡劑中)，快速攪拌20秒后，將料漿迅速注入模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢后密封；在25-60°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)12-24h，脫模后，獲得不同性能的無(wú)機(jī)膜材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，綠色環(huán)保的無(wú)機(jī)膜制備方法。地質(zhì)聚合物材料耐高溫，耐酸耐堿，可以制備在苛刻環(huán)境下應(yīng)用的無(wú)機(jī)膜。2、本發(fā)明所得無(wú)機(jī)膜材料性能優(yōu)越。制備的無(wú)機(jī)膜材料抗壓強(qiáng)度達(dá)到4_40MPa，水通量可控制在I-IOOOOKg/(h -Hi2MPa)之間，耐高溫可達(dá)800°C，可利用不同模具制備各種形狀的膜濾芯。3、本發(fā)明專(zhuān)利制備過(guò)程中不需要高溫?zé)Y(jié)，制備溫度在60°C以下。與傳統(tǒng)陶瓷膜制備工藝相比，本發(fā)明更容易制備大尺寸和形狀復(fù)雜的膜材料。4、本發(fā)明利用水來(lái)控制膜的孔徑和孔隙率，容易制備孔徑小，分布均勻的膜材料，有望在飲用水凈化、污水處理、海水淡化、汽車(chē)尾氣凈化、工業(yè)液固分離等方面有廣泛應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但需要說(shuō)明的是，實(shí)施案例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例I地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法如下I、地質(zhì)聚合物基料的配制固相高嶺土經(jīng)過(guò)800°C下煅燒2h，得到偏高嶺土作為固相；液相采用模數(shù)為I.3的工業(yè)鈉水玻璃；將固相粉體與液相按重量比100 100混合均勻，經(jīng)攪拌、均化后的料漿待用；
2、混合發(fā)泡劑的制備分別稱(chēng)取0. 15份十二烷基硫酸鈉和0. 15份鋁膏于同一燒杯中。3、稱(chēng)取步驟I得到的料漿100份，加入到步驟2得到的混合發(fā)泡劑中，迅速攪拌20秒。4、將步驟3得到的漿料注入圓盤(pán)狀模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢后密封；在25°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)24h，脫模后，獲得圓片狀無(wú)機(jī)膜材料；在常溫條件下測(cè)試，該 膜材料抗壓強(qiáng)度為40MPa，平均純水通量為IKg/(h Hi2MPa)。實(shí)施例2地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法如下I、地質(zhì)聚合物基料的配制固相高嶺土經(jīng)過(guò)800°C下煅燒2h，得到偏高嶺土作為固相；液相采用模數(shù)為I.3的工業(yè)鈉水玻璃。將固相粉體與液相按重量比100 130混合均勻，經(jīng)攪拌、均化后待用；2、混合發(fā)泡劑的制備分別稱(chēng)取0. 15份十二烷基硫酸鈉和0. 15份鋁膏于同一燒杯中。3、去離子水的加入在混合發(fā)泡劑中加入15份去離子水，并攪拌均勻，超聲振動(dòng)10分鐘。4、稱(chēng)取步驟I得到的料漿100份，加入到步驟3得到的混合發(fā)泡劑中，迅速攪拌20秒。5、將步驟4得到的漿料注入圓盤(pán)狀模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢后密封；在60°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)24h，脫模后，獲得圓片狀無(wú)機(jī)膜材料；在常溫條件下測(cè)試，該膜材料抗壓強(qiáng)度為4MPa，平均純水通量為IOOOOKg/(h m2MPa)。實(shí)施例3地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法如下I、地質(zhì)聚合物基料的配制固相高嶺土經(jīng)過(guò)800°C下煅燒2h，得到偏高嶺土作為固相；液相采用模數(shù)為I.2的工業(yè)鉀水玻璃。將固相粉體與液相按重量比100 128混合均勻，經(jīng)攪拌、均化后待用；2、混合發(fā)泡劑的制備分別稱(chēng)取0. 15份十二烷基硫酸鈉和0. 15份鋁膏于同一燒杯中。3、去離子水的加入在混合發(fā)泡劑中加入8份去離子水，并攪拌均勻，超聲振動(dòng)10分鐘。4、稱(chēng)取步驟I得到的料漿100份，加入到步驟3得到的混合發(fā)泡劑中，迅速攪拌20秒。5、將步驟4得到的漿料注入圓盤(pán)狀模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢后密封；在601恒溫箱中養(yǎng)護(hù)12h，脫模后，獲得圓片狀無(wú)機(jī)膜材料；在常溫條件下測(cè)試，該膜材料抗壓強(qiáng)度為lOMPa，平均純水通量為4000Kg/(h m2MPa)。實(shí)施例4地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法如下I、地質(zhì)聚合物基料的配制固相高嶺土經(jīng)過(guò)800°C下煅燒2h，得到偏高嶺土作為固相；液相采用模數(shù)為I.5的工業(yè)鈉水玻璃。將固相粉體與液相按重量比100 120混合均勻，經(jīng)攪拌、均化后待用；2、混合發(fā)泡劑的制備分別稱(chēng)取0. 15份十二烷基硫酸鈉和0. 15份鋁膏于同一燒杯中。3、去離子水的加入在混合發(fā)泡劑中加入6份去離子水，并攪拌均勻，超聲振動(dòng)10分鐘。4、稱(chēng)取步驟I得到的料漿100份，加入到步驟3得到的混合發(fā)泡劑中，迅速攪拌20秒。5、將步驟4得到的漿料注入圓盤(pán)狀模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢 后密封；在25°C恒溫箱中養(yǎng)護(hù)24h，脫模后，獲得圓片狀無(wú)機(jī)膜材料；在常溫條件下測(cè)試，該膜材料抗壓強(qiáng)度為12MPa，平均純水通量為2780Kg/(h m2MPa)。
權(quán)利要求
1.一種地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料，其特征在于以重量份數(shù)計(jì)，所述地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料配方由地質(zhì)聚合物基料J、混合發(fā)泡劑F，按質(zhì)量比100 O. 3組成；用地質(zhì)聚合物基料重量0-15 %的去離子水調(diào)節(jié)漿料粘度； 所述無(wú)機(jī)膜材料基料J配方由固相S和液相L按質(zhì)量比100 128組成；固相S為偏高嶺土，由高嶺土在800°C下經(jīng)過(guò)2h煅燒得到；液相L為模數(shù)為I. 2-1. 5的工業(yè)鈉水玻璃或鉀水玻璃； 所述混合發(fā)泡劑F由十二烷基硫酸鈉和鋁膏按質(zhì)量比I:I組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料，其特征在于該地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的抗壓強(qiáng)度在4. 0-40. OMPa之間、水通量在l_10000kg/hm2MPa之間，體積密度在O.50g/cm3-l. 5g/cm3之間,注模成型后可制備成各種形狀的膜濾芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)地質(zhì)聚合物基料J配制 按質(zhì)量比100 100-130稱(chēng)取偏高嶺土和模數(shù)為I. 2-1. 5的工業(yè)鈉水玻璃或鉀水玻璃，混合并攪拌均勻后待用； (2)混合發(fā)泡劑F配制 將鋁膏和十二烷基硫酸鈉按質(zhì)量比I:I混合配制均勻待用； (3)去離子水的加入 在混合發(fā)泡劑中，按J漿料質(zhì)量比的0-15%加入去離子水，混合并攪拌均勻，超聲振動(dòng)10分鐘后待用； (4)得到的地質(zhì)聚合物基料J和混合發(fā)泡劑F按質(zhì)量比100 O. 3 (水不計(jì)入混合發(fā)泡劑中)，快速攪拌20秒后，將料漿迅速注入模具中，在室溫下靜置20分鐘，待其發(fā)泡完畢后密封；在25-601恒溫箱中養(yǎng)護(hù)12-24h，脫模后，獲得不同性能的無(wú)機(jī)膜材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料及制備方法。地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料配方由地質(zhì)聚合物基料J、混合發(fā)泡劑F，按質(zhì)量比100∶0.3，用地質(zhì)聚合物基料重量0-15％的去離子水調(diào)節(jié)漿料粘度構(gòu)成。地質(zhì)聚合物基無(wú)機(jī)膜材料的制備以鋁膏和十二烷基硫酸鈉為混合發(fā)泡劑，通過(guò)在發(fā)泡劑中加入不同比例的水來(lái)控制膜通量，并通過(guò)注模成型來(lái)制備不同形狀的膜材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明是一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，制備溫度在60℃以下，綠色環(huán)保的無(wú)機(jī)膜制備方法?？衫貌煌＞咧苽涓鞣N形狀的膜濾芯。本發(fā)明的無(wú)機(jī)膜在飲用水凈化、污水處理、海水淡化、汽車(chē)尾氣凈化、工業(yè)液固分離等方面有廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01D71/02GK102659382SQ20121014431
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者劉菁, 崔學(xué)民, 林坤圣, 賀艷, 黃競(jìng)霖 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)