复合陶瓷膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合陶瓷膜及其制备方法和应用。所述复合陶瓷膜包括陶瓷支持层和陶瓷过渡层、分离层，所述陶瓷过渡层是层叠结合在所述陶瓷支持层的表面，所述分离层是层叠结合在所述陶瓷过渡层的与所述陶瓷支持层结合面相对的表面上。所述复合陶瓷膜通过所含的三膜层之间的协同作用，从而具有优异的机械性能，含有丰富的微孔通道，而且孔径可以调节且均匀，有效提高了过滤分离效果，而且能够保证所述复合陶瓷膜在过滤分离过程中微孔畅通，延缓所述复合陶瓷膜的衰减，延长了所述复合陶瓷膜的使用寿命。所述复合陶瓷膜制备方法工艺条件易控，条件温和、能够有效保证制备的复合陶瓷膜结构和性能稳定，且有效提高了制备的效率，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
复合陶瓷膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种过滤膜
，具体涉及一种复合陶瓷膜及其制备方法和应用。
技术介绍
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。其中，膜从材料分为有机膜和陶瓷膜。陶瓷膜相比有机膜来说，其具有如耐高温、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，有此成为废水处理中应用较多的无机膜材料。但在实际应用中发现，陶瓷膜也存在固有的缺点，如由于陶瓷膜层的多孔特点，孔径难控制，而且随着使用时间的延长，衰减快，易堵塞，难再生；另外，由于原材料主要为Al2O3、SiO2、TiO2和ZrO2等纯相无机化合物，价格昂贵；且在制备过程中需高温烧结而成(通常为1500℃以上)，导致陶瓷膜制备成本偏高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合陶瓷膜及其制备方法，以解决现有无机陶瓷膜存在孔径难控制，衰减快，易堵塞，成本高的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种复合陶瓷膜。所述复合陶瓷膜包括陶瓷支持层和陶瓷过渡层、分离层，所述陶瓷过渡层具有相对设置的两个表面，其一表面与所述陶瓷支持层层叠结合，另一表面与所述分离层层叠结合；其中，所述陶瓷支持层和陶瓷过渡层至少一层是由包括疏浚底泥烧结形成。本专利技术的另一方面，提供了一种复合陶瓷膜的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：获得陶瓷支持层坯体；在所述陶瓷支持层坯体表面涂设陶瓷过渡层坯体浆料，干燥处理后进行第一烧结处理，获得由陶瓷过渡层和所述陶瓷支持层烧结层叠结合的双层陶瓷膜；将分离层坯体浆料涂设于所述陶瓷过渡层的表面，后进行第二烧结处理，使得在所述陶瓷过渡层的表面形成分离层；其中，所述陶瓷支持层是由包括疏浚底泥烧结形成和/或所述陶瓷过渡层坯体浆料含有疏浚底泥组分。本专利技术的又一方面，提供了本专利技术复合陶瓷膜的应用方法。具体是本专利技术复合陶瓷膜在生活污水处理、医疗废水处理、电镀废水处理、染料废水处理的方法和设备中应用。与现有技术相比，本专利技术复合陶瓷膜采用陶瓷支持层作为膜层骨架，赋予所述复合陶瓷膜优异的机械性能；采用所述分离层和陶瓷过渡层双膜层对所述陶瓷支持层起到协同保护作用，一方面避免过滤过程中颗粒和污染物质直接进入陶瓷支持层，从而保证所述复合陶瓷膜所含微孔畅通，延缓所述复合陶瓷膜的衰减，延长了所述复合陶瓷膜的使用寿命；另一方面实现对所述陶瓷支持层的多孔结构和孔径进行修饰和调节作用，使得所述复合陶瓷膜具有丰富的微孔通道，而且孔径可以调节且均匀，有效提高了过滤效果。本专利技术复合陶瓷膜制备方法在陶瓷支持层表面形成陶瓷过渡层和分离层，能够使得形成的陶瓷过渡层和分离层对所述陶瓷支持层的多孔结构的表面进行修饰作用，使得制备的复合陶瓷膜具有丰富的微孔通道，孔径均匀且还可以调节，过滤效果稳定，使用寿命长；另外，所述复合陶瓷膜制备方法工艺条件易控，条件温和、能够有效保证制备的复合陶瓷膜结构和性能稳定，且有效提高了制备的效率，降低了生产成本。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例复合陶瓷膜的结构示意图；图2为本专利技术实施例复合陶瓷膜所含陶瓷支持层的SEM照片；图3为本专利技术实施例复合陶瓷膜所含陶瓷过渡层的SEM照片；图4为本专利技术实施例复合陶瓷膜所含分离层的SEM照片；图5为本专利技术实施例复合陶瓷膜的制备方法工艺流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例说明书中所提到的各组分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本专利技术实施例说明书各组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。一方面，本专利技术实施例提供了一种复合陶瓷膜。所述复合陶瓷膜的结构如图1-4所示，其包括层叠结合的陶瓷支持层1和陶瓷过渡层2、分离层3。其中，所述陶瓷支持层1起到所述复合陶瓷膜的骨架的作用，也即是起到复合陶瓷膜的基体膜层作用，赋予所述复合陶瓷膜的机械性能。优选地，所述陶瓷支持层1是采用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成。选用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成所述陶瓷支持层1，一方面能够赋予所述陶瓷支持层1优异的机械性能的同时，还赋予所述陶瓷支持层1丰富的微孔结构的特性；另一方面，能够变废为宝，实现对废物的再利用，有效降低了成本，而且环保。在一实施例中，所述陶瓷支持层1的厚度控制为400-600mm，具体如500mm；经检测得知，当采用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成所述陶瓷支持层1时，所述陶瓷支持层1的扫描电镜(SEM)照片如图2所示，其为多孔结构，且开孔率为29.03-45.73％，孔径为97.8-378.3nm。而且测得所述陶瓷支持层1的最大压强高达到4.01MPa，因此其力学性能好，能够有效避免在使用过程中发生破损的现象。所述陶瓷过渡层2和分离层3起到保护层和修饰作用，具体是对所述陶瓷支持层1的表面进行修饰和保护作用，一方面陶瓷过渡层2和分离层3起到对陶瓷支持层1表面双重修饰作用，实现对所述陶瓷支持层1的多孔结构和孔径进行修饰和调节作用，使得所述复合陶瓷膜具有丰富的微孔通道，而且孔径可以调节且均匀，有效提高了过滤效果；另一方面陶瓷过渡层2和分离层3对陶瓷支持层1起到协同保护作用，避免过滤过程中颗粒和污染物质直接进入陶瓷支持层1，从而保证所述复合陶瓷膜所含微孔畅通，延缓所述复合陶瓷膜的衰减，延长了所述复合陶瓷膜的使用寿命；具体是所述分离层3起到对水中固体物的分离作用，如对废水中污染物质实现分离，所述过渡层2是避免透过分离层3的固体物如废水中的颗粒和污染物质直接进入陶瓷支持层1，从而保证所述复合陶瓷膜所含微孔畅通，避免所述复合陶瓷膜中的微通道堵塞。其中，所述陶瓷过渡层2具有相对设置的两个表面，其一表面与所述陶瓷支持层1层叠结合，另一表面与所述分离层3层叠结合。一实施例中，所述陶瓷过渡层2是采用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成。选用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成所述陶瓷过渡层2，一方面能够赋予所述陶瓷过渡层2优异的机械性能的同时，还赋予所述陶瓷过渡层2丰富的微孔结构的特性，实现对陶瓷支持层1的表面进行改性处理；另一方面，实现对废物的再利用，有效降低了成本，而且环保。优选地，所述陶瓷过渡层2的厚度控制为过滤层所涂原料经过旋涂比较薄，其厚度可以控制为20-60μm，既能够有效起到阻止颗粒和污染物质直接进入陶瓷支持层1中的作用；经检测得知，当采用含有疏浚底泥的陶瓷原料烧结形成所述陶瓷过渡层2时，所述陶瓷过渡层2的扫描电镜照片(SEM)如图3所示，所述陶瓷过渡层2为多孔结构，孔径为67.9-128.3nm，平均孔径为73.5nm，开孔率为28.88-41.03％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合陶瓷膜，其特征在于：包括陶瓷支持层和陶瓷过渡层、分离层，所述陶瓷过渡层具有相对设置的两个表面，其一表面与所述陶瓷支持层层叠结合，另一表面与所述分离层层叠结合；其中，所述陶瓷支持层和陶瓷过渡层至少一层是由包括疏浚底泥烧结形成。

【技术特征摘要】
1.一种复合陶瓷膜，其特征在于：包括陶瓷支持层和陶瓷过渡层、分离层，所述陶瓷过渡层具有相对设置的两个表面，其一表面与所述陶瓷支持层层叠结合，另一表面与所述分离层层叠结合；其中，所述陶瓷支持层和陶瓷过渡层至少一层是由包括疏浚底泥烧结形成。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷膜，其特征在于：所述分离层是在陶瓷过渡层外表面经烧结处理原位生成的纳米氧化物颗粒层。3.根据权利要求2所述的复合陶瓷膜，其特征在于：所述纳米氧化物颗粒层中的纳米氧化物颗粒包括尖晶石、氧化钇、氧化锆、氧化镁、氧化铁中的至少一种纳米颗粒。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合陶瓷膜，其特征在于：所述复合陶瓷膜具有以下至少一种特征：所述陶瓷支持层的厚度为400-600mm；所述陶瓷过渡层的厚度为20-60μm；所述分离层的厚度为3-10μm；所述陶瓷支持层的孔径为97.8-378.3nm，开孔率为29.03-45.73％；所述陶瓷过渡层的孔径为67.9-128.3nm，开孔率为28.88-41.03％；所述分离层的孔径为38.41-55.34nm，开孔率为28.88-41.03％；所述复合陶瓷膜对镍离子的去除率高于85％。5.一种复合陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：获得陶瓷支持层坯体；在所述陶瓷支持层坯体表面涂设陶瓷过渡层坯体浆料，干燥处理后进行第一烧结处理，获得由陶瓷过渡层和所述陶瓷支持层层叠结合的双层陶瓷膜；将分离层坯体浆料涂设于所述陶瓷过渡层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐圆圆，梁琨，邱栋，党苗，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44