一種由納米TiO₂和Al₂O₃組成的微孔陶瓷膜材料及其制備方法

專利名稱：：一種由納米TiO₂和Al₂O₃組成的微孔陶瓷膜材料及其制備方法
技術領域：
：本發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：
：對廢水中分散油和乳狀油的處理，國外均作了大量研究。通常，油/水乳狀液含0.1-10%的油。根據油滴分散在水相中組成、尺寸、物理性能和穩定性，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，以及含直徑0.2-10mm的油滴。微乳狀液含微量油和相對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，使水和低分子有機物透過，實現油水分離。因此二氧化鈦微孔陶瓷膜分離方法已廣泛應用于分散油和乳狀油的分離，尤其是微濾(MF)和超濾(UF)，反滲透和納濾應用于乳狀油和溶解油的分離。二氧化鈦微孔陶瓷膜法進行油水分離的特征是(1)不需加入其它試劑的物理分離；(2)不會產生含油污泥，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，透過流量和水質基本不變；(4)一般膜法只需壓力循環廢水，設備費用和運轉費用低，特別適合于油份濃度幾干個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，需對廢水進行嚴格的預處理。因此，二氧化鈦微孔陶瓷膜的選擇就更為關鍵。一般來說，二氧化鈦微孔陶瓷膜和膜操作條件的選擇，目的是要達到高通量和高截留率。然而目前現有的一些二氧化鈦微孔陶瓷膜存在的缺陷致使其無法達到這樣的目的。
發明內容本發明的目的在于克服
背景技術：
的不足，提供一種結構簡單合理，建造和運行成本低廉，節約能源消耗的微孔陶瓷膜材料及其制備方法。為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案本發明提供一種由納米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、粘結劑、開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，添加適量粘結劑、開孔劑混合配料；優選添加粘結劑5_15份，開孔劑25-35份。更優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，粘結劑10份、開孔劑30份。其中，所述氧化鋁粉優選Al2O3純度彡99.5%，細度<5μπι;所述納米TiO2優選TiO2純度彡99.0%，細度<5μπι;所述宜春高嶺土優選Al2O3含量彡30.0%,SiO2含量彡55.0%。其中，所述粘結劑為羧甲基纖維素(CMC)，所述開孔劑為煤粉。其中，所述步驟(2)是將配好比例的原料一起放入球磨機內攪拌2-4小時，經過機器振動篩選、除鐵。其中，所述步驟(3)是進行球磨后用榨干機壓干，經成型機器擠壓成型。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；優選8小時。其中，所述步驟(5)是氣化窯爐燒結20-28小時，燒結溫度1000-1400°C；所述燒結時間優選24小時，燒結溫度優選1200°C。經本發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；制備成過濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm_1500mm之間。進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，例如用于廢水處理。本發明制備的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜材料具有光化學性質穩定、光催化效率高、氧化能力強、耐酸耐堿、耐高溫、無毒等優點。在自潔、抗菌、環境治理等方面應用廣泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化劑可迅速再生的特點，同時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機陶瓷膜管、板，用于油水分離的膜分離技術。雙氧水生產過程中的工作液大量流失，使生產成本過高，經本發明制備的由納米TiO2和AL2O3組成的微孔陶瓷膜處理后，工作液的截留率達98%以上，CODcr的去除率達90%以上，降低了后續生化處理的負荷，從而減少了后續處理的投資和運行費用，不但解決了達標排放，避免了二次污染，工作液循環使用，實現清潔生產，保護了周邊的生態環境，減少了環境糾紛，并能回收其中高附加值的油，具有較好的經濟效益和環境效益。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，應該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發明的保護范圍。實施例1氧化鋁粉，從山東鋁業股份有限公司購買，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，細度<5μm。宜春高嶺土，購買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試劑開發中心購買(綠環牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結劑羧甲基纖維素(CMC粘結劑)，從上海申光食用化學品有限公司購買，批號0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開孔劑煤粉，從山西華鼎經貿有限公司購買，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、粘結劑10kg、開孔劑30kg混合配料，一起放入球磨機內攪拌3小時，經過機器振動篩選、除鐵。球磨后榨干機壓干，經成型機器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干8小時。氣化窯爐燒結24小時，燒結溫度1200°C后自然冷卻。經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>實施例2氧化鋁粉，從山東鋁業股份有限公司購買，成分=Al2O3^99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3(0.05%,CaO<0.HNa2O(0.15%，細度<5μm。宜春高嶺土，購買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試劑開發中心購買(綠環牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結劑羧甲基纖維素(CMC粘結劑)，從上海申光食用化學品有限公司購買，批號0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開孔劑煤粉，從山西華鼎經貿有限公司購買，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、粘結劑5kg、幵孔劑25kg混合配料，一起放入球磨機內攪拌2小時，經過機器振動篩選、除鐵。球磨后榨干機壓干，經成型機器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干7小時。氣化窯爐燒結20小時，燒結溫度1000°C后自然冷卻即得。制備成過濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。實施例3氧化鋁粉，從山東鋁業股份有限公司購買，成分Al2O3≥99.5%,SiO2<0.1%,Fe2O3≤0.05%,CaO<0.HNa2O≤0.15%，細度<5μm。宜春高嶺土，購買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試劑開發中心購買(綠環牌)，成分二氧化鈦99.0%,Fe0.005%,As0.0005%,Cl0.005%。粘結劑羧甲基纖維素(CMC粘結劑)，從上海申光食用化學品有限公司購買，批號0902821；具體成分是羧甲基纖維素鈉、精制棉、液堿、氯乙酸。開孔劑煤粉，從山西華鼎經貿有限公司購買，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、粘結劑15kg、開孔劑35kg混合配料，一起放入球磨機內攪拌4小時，經過機器振動篩選、除鐵。球磨后榨干機壓干，經成型機器擠壓成型。成型坯體在常溫下曬干或烘干9小時。氣化窯爐燒結28小時，燒結溫度1400°C后自然冷卻即得。制備成過濾管型，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。權利要求一種由納米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、粘結劑、開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)氣化窯爐燒結后自然冷卻。2.根據權利要求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，添加適量粘結劑、開孔劑混合配料；；優選添加粘結劑5-15份，開孔劑25-35份；更優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，粘結劑10份、開孔劑30份。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述氧化鋁粉優選Al2O3純度彡99.5%，細度<5μπι;所述納米TiO2優選TiO2純度彡99.0%，細度<5μm；所述宜春高嶺土優選Al2O3含量彡30.0%、SiO2含量彡55.0%。4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述粘結劑為羧甲基纖維素(CMC)，所述開孔劑為煤粉。5.根據權利要求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內攪拌2-4小時，經過機器振動篩選、除鐵。6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)是進行球磨后用榨干機壓干，經成型機器擠壓成型。7.根據權利要求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；優選8小時。8.根據權利要求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20-28小時，燒結溫度1000-1400°C；所述燒結時間優選24小時，燒結溫度優選1200°C。9.權利要求1-8任一項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，直徑在Φ0.5mm-Φ50mm；制備成過濾管型時，直徑在050mm-1000mm、高50mm-1500mm之間。10.權利要求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，例如用于廢水處理。全文摘要本發明提供一種由納米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后自然冷卻即得。本發明制備的微孔陶瓷膜具有光化學性質穩定、光催化效率高、氧化能力強、耐酸耐堿、耐高溫、無毒等優點。在自潔、抗菌、環境治理等方面應用廣泛，具有使用方便、光催化效率高、光催化劑可迅速再生的特點，同時還可降解大氣中的其它污染物。文檔編號C02F101/32GK101823885SQ201010156800公開日2010年9月8日申請日期2010年4月23日優先權日2010年4月23日發明者胡萍德申請人:胡萍德