申请日2012.06.12
公开(公告)日2012.10.10
IPC分类号C04B38/00; C04B35/10; B01D69/04; B01D71/02; B01D67/00; C04B35/622
摘要
本发明涉及一种印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，属于污水处理技术领域。本发明所述的方法是先采用球形铝矾土骨料，添加一定的外加剂，采用冷等静压近净尺寸成型技术制备陶瓷过滤支撑体，再经溶胶-凝胶工艺制备出均一稳定的透明TiO2溶胶，最后将制备出的陶瓷过滤支撑体浸入TiO2溶胶中，经烘干、热处理制得。即采用球型骨料制备出单通道过滤陶瓷支撑体，并在此支撑体基础上，涂覆TiO2膜。与现有技术相比，本发明制备出的陶瓷膜过滤元件采用单通道管状结构，水通量得到大大提高，并且孔径大，不易堵塞，易清洗，有效阻止了膜污染及通量衰减。
权利要求书
1.一种印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备支撑体：
①配料：将球形铝矾土骨料、高温结合剂、增孔剂、树脂、脱模剂混合均匀，其中球形 铝矾土骨料占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的70~95%;高温结合剂占球形铝矾土骨料 和高温结合剂总质量的5~30%;增孔剂占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的1~10%，树 脂占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的0.5~7%喻脱模剂占球形铝矾土骨料和高温结合剂 总质量的0.05~1%;
②等静压成型：配料完成后，在混料机中混合均匀进行等静压成型;
③热处理：脱模后，将成型后的单通道管状结构支撑体进行热处理;
(2)制备TiO2溶胶：将钛酸四丁酯与无水乙醇以摩尔比1∶40~55混合后，加入水中，水 和钛酸四丁酯摩尔比为1∶3~5，60~100℃下混合均匀后，再加入浓硝酸，使得pH值控制在1~2， 60~80℃恒温加热8~12h，得到稳定的TiO2溶胶;
(3)覆膜：将步骤(1)制得的支撑体浸入步骤(2)所得TiO2溶胶中，进行凝胶，再 经热处理，在支撑体上制得TiO2微滤膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述球形铝矾土骨料的粒度为200~400 目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述高温结合剂由如下质量百分数的原 料组成：耐火粘土92~95%和助熔剂5~8%，所述耐火粘土为铝矾土、樟村土、苏州土、大同 土、膨润土或坊子土，所述助熔剂为钾长石、烧滑石、钟乳石或方解石。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述增孔剂为木屑。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述树脂为酚醛树脂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述脱模剂为石墨。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述等静压成型的压力为40~150MPa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述热处理温度为1000~1300℃， 热处理时间为2~3小时。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述凝胶工艺条件：温度为50~90℃， 相对湿度50~95%，凝胶时间1~2h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)所述热处理温度为400~500℃， 热处理时间为1~3小时。
说明书
印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为废水治理工艺研究的重点和难点。为了实 现印染行业的可持续发展，印染废水的资源化回用成为实现这一目标的关键。近年来，用膜 技术进行废水深度处理和回用是水处理技术研究的热点之一。用超滤、微滤或反渗透处理生 活污水、工业废水的报道有很多，特别是应用膜生物反应器处理各种废水的效果相当好，一 般可达到某些回用目标。
然而目前膜分离技术在环境工程中(废水处理或废气处理)应用推广有两大难点：
第一是膜组件、膜设备价格高。由于阻力大，因此运行费用高。再加上膜的使用寿命相 对较短，造成膜的更换费用高;
第二是膜分离性能优良但能耗大。仅以超滤为例，废水处理效果很好，但运行费用一般 难以承受;
因此，采用价格低廉、通量大的膜材料的处理技术将是未来膜分离技术能够得到推广应 用的前提。
陶瓷膜以其耐高温、高压、耐酸碱和有机质的腐蚀、机械强度高、清洁状态好、不易堵 塞、使用寿命长、膜孔径分布窄、除杂率高、运行稳定性好以及陶瓷膜具有价格低廉、通量 大、易于反冲洗和检修等诸多优点，成为废水处理中应用较多的无机膜材料。溶胶-凝胶法是 广泛用于制备无机膜的方法，尤其适合于超微孔，薄膜化无机膜的制造。
目前，印染行业用无机陶瓷膜主要采用错流过滤形式的多通道陶瓷膜管，大都采用超滤、 纳虑，孔径大都在几十微米以内，过滤精度高但通量相对较小，衰减快，易堵塞，难再生， 这些都成为阻碍陶瓷膜材料得到广泛推广应用的难题。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，制备出 的陶瓷过滤元件采用单通道管状结构，并且孔径大，水通量得到大大提高，不易堵塞，易清 洗。
本发明所述的印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备支撑体：
①配料：将球形铝矾土骨料、高温结合剂、增孔剂、树脂、脱模剂混合均匀，其中球形 铝矾土骨料占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的70~95%;高温结合剂占球形铝矾土骨料 和高温结合剂总质量的5~30%;增孔剂占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的1~10%，树 脂占球形铝矾土骨料和高温结合剂总质量的0.5~7%;脱模剂占球形铝矾土骨料和高温结合剂 总质量的0.05~1%;
②等静压成型：配料完成后，在混料机中混合均匀进行等静压成型;
③热处理：脱模后，将成型后的单通道管状结构支撑体进行热处理;
(2)制备TiO2溶胶：将钛酸四丁酯与无水乙醇以摩尔比1∶40~55混合后，加入水中，水 和钛酸四丁酯摩尔比为1∶3~5，60~100℃下混合均匀后，再加入浓硝酸，使得pH值控制在1~2， 60~80℃恒温加热8~12h，得到稳定的TiO2溶胶;
(3)覆膜：将步骤(1)制得的支撑体浸入步骤(2)所得TiO2溶胶中，进行凝胶，再 经热处理，在支撑体上制得TiO2微滤膜。
所述球形铝矾土骨料的粒度为200~400目。
所述高温结合剂由如下质量百分数的原料组成：耐火粘土92~95%和助熔剂5~8%，所述 耐火粘土为铝矾土、樟村土、苏州土、大同土、膨润土或坊子土，所述助熔剂为钾长石、烧 滑石、钟乳石或方解石。
所述增孔剂为木屑，粒径为10~20mm。
所述树脂为酚醛树脂，优选酚醛乙烯基脂树脂T-158#，济南昌华树脂化工有限公司。
所述脱模剂为石墨。
所述等静压成型的压力为40~150MPa。
步骤(1)所述热处理温度为1000~1300℃，热处理时间为2~3小时。
所述凝胶工艺条件：温度为50~90℃，相对湿度50~95%，凝胶时间1~2h。
步骤(3)所述热处理温度为400~500℃，热处理时间为1~3小时。
球形铝矾土骨料为市售的矾土石油支撑剂，来源广泛，成本低廉，优选山东澳海新石油 材料有限公司的3050，也可以自己制备，制备方法如下：
将铝矾土原矿破碎，磨细至粒径微米级，然后在滚球机中进行滚制成型，滚制所需粒度， 放入回转窑烧制，于1300~1400℃热处理10~14小时后即可使用，优选1350℃热处理12小时。
本发明所述的新型印染废水处理用陶瓷膜过滤元件的制备方法，先采用球形的原料为骨 料，添加一定的外加剂，采用冷等静压近净尺寸成型技术制备陶瓷过滤支撑体，再经溶胶- 凝胶工艺制备出均一稳定的透明TiO2溶胶，最后将制备出的陶瓷过滤支撑体浸入TiO2溶胶 中，经烘干、热处理制得。
采用球型骨料制备出的过滤陶瓷支撑体，通量大，阻力几乎为零，并且强度高可以承受 较大的过滤压力及较大的反冲洗冲击力。在此支撑体基础上，以溶胶-凝胶法(或液相沉积法 或反相微乳法)涂覆TiO2膜，在实现有效物理分离的基础上，有效阻止膜污染及通量衰减。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明制备出的陶瓷膜过滤元件采用单通道管状结构，水通量得到大 大提高，并且孔径大，不易堵塞，易清洗，有效阻止了膜污染及通量衰减。
