一种涂层复合陶瓷滤芯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种涂层复合陶瓷滤芯的制备方法，该制备方法采用低熔点的原材料，并采用先分散后絮凝的方法制备涂层用浆料，使涂层中的原料和孔隙高度分散均匀，涂层工艺采用浸渍或者喷涂的方式将浆料涂层在复合陶瓷滤芯表面，涂层厚度均匀，涂层与坯体的结合性良好，烧结温度不高于950℃，不会使硅藻土中的天然微孔因为高温烧结而坍塌。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该制备方法采用低熔点的原材料，并采用先分散后絮凝的方法制备涂层用浆料，使涂层中的原料和孔隙高度分散均匀，涂层工艺采用浸渍或者喷涂的方式将浆料涂层在复合陶瓷滤芯表面，涂层厚度均匀，涂层与坯体的结合性良好，烧结温度不高于950℃，不会使硅藻土中的天然微孔因为高温烧结而坍塌。【专利说明】
本专利技术涉及，特别是涉及一种可用于直饮型水过滤设备的高精度涂层复合陶瓷滤芯的制备方法。
技术介绍
饮用水的污染物主要有细菌(例如大肠杆菌)、有机物(例如含氯代烃、苯类化合物)和重金属离子(例如铅、镉)。我们日常使用的自来水在杀菌处理过程中，一部分有机物和游离氯结合形成致癌的有机氯化物(如三氯甲烷)，此外管道内微生物也会再繁殖，这些都影响了水的品质，因此一般需要经过进一步纯化处理方可饮用。适合人类饮用的水不是越纯净越好，微量元素在人骨骼、神经系统、新陈代谢系统等的发育过程中起到至关重要的作用，而这些微量元素主要是从饮用水中汲取的。因此在水处理过程中，要尽量保留这些有益的矿物质。现有的陶瓷净水器可以在去除细菌、有机物、重金属离子的同时，保留人体必须的微量元素，因此广泛应用做家庭直饮水净化装置。陶瓷净水器的关键过滤元件为陶瓷滤芯，是由陶瓷粉体经高温烧结而成的多孔过滤元件。与高分子反渗透膜以及中空纤维过滤膜不同，陶瓷滤芯采用深层过滤原理去除杂质，水的通道直径在0.1~ΙΟμπι之间分布，小的孔径对于细菌具有绝对的阻止能力，抗菌剂的引入则可以防止细菌在滤芯里的滋生，因此通过滤芯的水的质量安全可靠；而大的孔径可以保证滤芯具有小的阻力和大通量，对滤芯的实用性具有重要意义。英国的Doulton公司是目前全球最大及最知名的陶瓷滤芯生产厂家，它以硅藻土为主要原料，经高温烧结 而成多孔过滤元件。硅藻土由硅藻遗体组成，主要成分为二氧化硅(80~95% )，其余的成分主要为氧化铝。硅藻本身为多孔结构，内部非常有规律排列的小孔的孔径一般为0.1~0.3 μ m之间，因此具有非常优异的过滤和吸附能力。为了提高过滤效果，要求硅藻土的含量尽可能高。但是因为硅藻土塑性低，含量过高将严重降低其成型能力，因此在成型过程中加入黏土以提高塑性和成型能力，但是这是以降低过滤效果为代价实现的。这种净水器既可以安装在家庭用的普通水龙头上，供城市家庭使用，也可以采用重力型净水装置产生纯净水，在没有自来水的地方使用。经过滤可以滤除水中的水垢，大肠杆菌、囊虫等致病细菌。通过装在滤芯中的炭部分去除水中的氯气、残留农药、有害有机物等，达到饮用水标准，不需要经过加热就可以直接饮用。但是由于炭的吸附速度有限，因此当应用到直饮机上的时候，吸附效果并不十分理想。为了解决这个问题，Doulton公司下属的Hinton International公司开发了Black Bcrkcylv黑色陶瓷滤芯。它是在原来的陶瓷滤芯的成型过程中加入一定量的炭，使其均匀分散在陶瓷滤芯内，显著提高了接触面积，从而避免水不流经炭造成炭“短路”，失去作用。与内装炭比较，这种滤芯吸附速度显著提高，而且饱和吸附量也显著提高。这主要是因为在复合滤芯中，炭均匀分布在硅藻土陶瓷颗粒之间，利用硅藻土的微细结构，使炭与水的接触面积显著增加，提高了吸附速度。由于炭和硅藻土的共同作用，促进了有机物的催化分解，导致总吸附量的显著提高。这种陶瓷滤芯细菌的去除率达到99.9%以上，有害有机物去除一般也都在95%以上，而重金属离子的去除在85%以上。此外，如果将滤芯经过载银处理，引入了少量的银离子，可以抑制长期使用后滤芯内细菌的滋生。但是，Black Bcrkcyκ:_黑色陶瓷滤芯在制备过程中，其烧结温度为1020~1200°C，高于1000°C，而现有的研究已经表明，当烧结温度高于1000°C时，硅藻土中的天然微孔会因为部分烧结而融合，致使硅藻土的过滤效率和滤芯的水通量同时降低。因此，为了防止上述现象发生，有必要降低生坯的烧结温度。由于活性炭与硅藻土的烧结性能较差，含有活性炭的陶瓷滤芯的强度一般都比较低，在使用过程中容易出现表面粉尘脱落，陶瓷滤芯断裂的现象。因此，有必要提高陶瓷滤芯的强度。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型的含有硅藻土和炭的复合陶瓷滤芯的制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的目的是基于以下的技术方案实现的:，包括如下步骤:I)硅藻土原料采用经过高温煅烧的硅藻土助滤剂，平均粒度为20-40 μ m,将硅藻土、分散剂和去离子水加入到球磨罐中，球磨成均匀分布的浆料，所使用的硅藻土、分散剂和去离子水的重量比为1000:1~20:1000~2000，；2)将絮凝剂和和稳定剂加入到步骤I中得到的浆料中，絮凝剂加入量为步骤I的硅藻土和分散剂使用总重量的0.2~3%;稳定剂加入量为步骤I的硅藻土和分散剂使用总重量的I~10% ;继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散在衆料中，球磨的转速是60rpm~150rpm,继续球磨时间是0.5~3小时，使絮凝剂和稳定剂在浆料中混合均匀，获得稳定的部分絮凝的浆料；3)将步骤2中得到的部分絮凝的浆料静置12~48小时，使浆料充分均匀化并脱泡；4)a/将硅藻土、植物纤维粉、分散剂、抗菌剂和去离子水加入到球磨罐中，球磨成均匀分布的浆料；所使用的硅藻土、植物纤维粉、分散剂、抗菌剂和去离子水的重量比为1000:30 ~1500:1 ~20:0 ~50:1000-2000 ；b/将絮凝剂和和稳定剂加入到步骤a中得到的浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散在浆料中，获得稳定的部分絮凝的浆料；c/将步骤b中得到的部分絮凝的浆熟化，然后在模具内空心注浆成型，脱模后获得陶瓷滤芯生坯；5)采用浸溃的方法在复合陶瓷坯体内、外表面进行涂层；所述浸溃包括外表面浸溃和内表面浸溃，外表面浸溃是将复合陶瓷滤芯坯体浸入熟化后的浆料，待坯体表面吸附上一层厚度为0.5~3_的涂层坯体，从涂层浆料中取出复合陶瓷滤芯坯体；内表面浸溃是将涂层浆料倒入复合陶瓷滤芯坯体空腔中，待在空腔内壁吸附的涂层厚度为0.5~3mm后倒出空腔中未吸附的浆料，获得内表面涂层滤芯；6)将步骤5制备的涂层生坯在60~100°C下放置5~48小时， 7)将干燥后的生坯在惰性气体保护下在650°C~950°C的温度保持I~5小时进行烧结，并随炉冷却到室温，获得含有涂层的复合陶瓷滤芯。利用上述技术路线可以制得不同形状、不同厚度的涂层复合陶瓷滤芯。前述涂层复合陶瓷滤芯的制备方法中，步骤I中的硅藻土原料优选为市售的经过高温煅烧的硅藻土助滤剂，平均粒度为30 μ m。分散剂优选为碳酸钠或水玻璃中的一种或其组合，将上述材料在球磨罐以60rpm~150rpm的转速球磨3~10小时后,可获得分散均匀的陶瓷衆料。前述涂层复合陶瓷滤芯的制备方法中，步骤2中的絮凝剂优选为平均分子量为300万的聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶、羧甲基纤维素钠或高岭土中的一种；稳定剂优选为钙基膨润土或钠基膨润土。前述涂层复合陶瓷滤芯的制备方法中，步骤4中的熟化是指将步骤b中所获得的部分絮凝的浆料静置12~48小时，使浆料充分均匀化并脱泡。步骤4中，还可以用喷涂的方法替代浸溃涂层方法，所述的喷涂是利用喷枪将涂层浆料均匀喷涂在复合陶瓷滤芯坯体的表面上，喷涂的厚度为0.5-本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂层复合陶瓷滤芯的制备方法，包括以下步骤：1)硅藻土原料采用经过高温煅烧的硅藻土助滤剂，平均粒度为20‑40μm，将硅藻土、分散剂和去离子水加入到球磨罐中，球磨成均匀分布的浆料，所使用的硅藻土、分散剂和去离子水的重量比为1000：1～20：1000～2000；2)将絮凝剂和和稳定剂加入到步骤1中得到的浆料中，絮凝剂加入量为步骤1的硅藻土和分散剂使用总重量的0.2～3％；稳定剂加入量为步骤1的硅藻土和分散剂使用总重量的1～10％；继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散在浆料中，球磨的转速是60rpm～150rpm，继续球磨时间是0.5～3小时，使絮凝剂和稳定剂在浆料中混合均匀，获得稳定的部分絮凝的浆料；3)将步骤2中得到的部分絮凝的浆料静置12～48小时，使浆料充分均匀化并脱泡；4)a/将硅藻土、植物纤维粉、分散剂、抗菌剂和去离子水加入到球磨罐中，球磨成均匀分布的浆料；所使用的硅藻土、植物纤维粉、分散剂、抗菌剂和去离子水的重量比为1000：30～1500：1～20：0～50：1000‑2000；b/将絮凝剂和和稳定剂加入到步骤a中得到的浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散在浆料中，获得稳定的部分絮凝的浆料；c/将步骤b中得到的部分絮凝的浆熟化，然后在模具内空心注浆成型，脱模后获得陶瓷滤芯生坯；5)采用浸渍的方法在步骤4)制得的复合陶瓷滤芯生坯内、外表面进行涂层；所述浸渍包括外表面浸渍和内表面浸渍，外表面浸渍是将复合陶瓷滤芯坯体浸入熟化后的浆料，待坯体表面吸附上一层厚度为0.5～3mm的涂层坯体，从涂层浆料中取出复合陶瓷滤芯坯体；内表面浸渍是将涂层浆料倒入复合陶瓷滤芯坯体空腔中，待在空腔内壁吸附的涂层厚度为0.5～3mm后倒出空腔中未吸附的浆料，获得内表面涂层滤芯；6)将步骤5制备的涂层生坯在60～100℃下放置5～48小时；7)将干燥后的生坯在惰性气体保护下在650℃～950℃的温度保持1～5小时进行烧结，并随炉冷却到室温，获得含有涂层的复合陶瓷滤芯。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪昱斌，陈金发，蓝伟光，
申请(专利权)人：三达膜科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35