專利名稱：印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為廢水治理工藝研究的重點和難點。為了實現(xiàn)印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，印染廢水的資源化回用成為實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵。近年來，用膜技術(shù)進行廢水深度處理和回用是水處理技術(shù)研究的熱點之一。用超濾、微濾或反滲透處理生活污水、工業(yè)廢水的報道有很多，特別是應(yīng)用膜生物反應(yīng)器處理各種廢水的效果相當好，一般可達到某些回用目標。

然而目前膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中(廢水處理或廢氣處理)應(yīng)用推廣有兩大難點第一是膜組件、膜設(shè)備價格高。由于阻力大，因此運行費用高。再加上膜的使用壽命相對較短，造成膜的更換費用高；第二是膜分離性能優(yōu)良但能耗大。僅以超濾為例，廢水處理效果很好，但運行費用一般難以承受；因此，采用價格低廉、通量大的膜材料的處理技術(shù)將是未來膜分離技術(shù)能夠得到推廣應(yīng)用的前提。陶瓷膜以其耐高溫、高壓、耐酸堿和有機質(zhì)的腐蝕、機械強度高、清潔狀態(tài)好、不易堵塞、使用壽命長、膜孔徑分布窄、除雜率高、運行穩(wěn)定性好以及陶瓷膜具有價格低廉、通量大、易于反沖洗和檢修等諸多優(yōu)點，成為廢水處理中應(yīng)用較多的無機膜材料。溶膠-凝膠法是廣泛用于制備無機膜的方法，尤其適合于超微孔，薄膜化無機膜的制造。目前，印染行業(yè)用無機陶瓷膜主要采用錯流過濾形式的多通道陶瓷膜管，大都采用超濾、納慮，孔徑大都在幾十微米以內(nèi)，過濾精度高但通量相對較小，衰減快，易堵塞，難再生，這些都成為阻礙陶瓷膜材料得到廣泛推廣應(yīng)用的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，制備出的陶瓷過濾元件采用單通道管狀結(jié)構(gòu)，并且孔徑大，水通量得到大大提高，不易堵
塞，易清洗。本發(fā)明所述的印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，包括如下步驟(I)制備支撐體①配料將球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、增孔劑、樹脂、脫模劑混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的70、5% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的5 30% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的廣10%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 5^7% ;脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 05^1% ；
②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型；③熱處理脫模后，將成型后的單通道管狀結(jié)構(gòu)支撐體進行熱處理；(2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I : 40 55混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 3 5，6(TlO(rC下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制在I 2，6(T80°C恒溫加熱8 12h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠；(3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，進行凝膠，再經(jīng)熱處理，在支撐體上制得TiO2微濾膜。所述球形鋁礬土骨料的粒度為200 400目。所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成耐火粘土 92、5%和助熔劑5 8%，所述耐火粘土為鋁礬土、樟村土、蘇州土、大同土、膨潤土或坊子土，所述助熔劑為鉀長石、燒滑石、鐘乳石或方解石。所述增孔劑為木屑，粒徑為l(T20mm。所述樹脂為酚醛樹脂，優(yōu)選酚醛乙烯基脂樹脂T-158#，濟南昌華樹脂化工有限公司。所述脫模劑為石墨。所述等靜壓成型的壓力為40 150MPa。步驟(I)所述熱處理溫度為100(Tl30(rC，熱處理時間為2 3小時。所述凝膠工藝條件溫度為5(T90°C，相對濕度50 95%，凝膠時間I 2h。步驟(3)所述熱處理溫度為40(T50(TC，熱處理時間為f 3小時。球形鋁礬土骨料為市售的礬土石油支撐劑，來源廣泛，成本低廉，優(yōu)選山東澳海新石油材料有限公司的3050，也可以自己制備，制備方法如下將鋁礬土原礦破碎，磨細至粒徑微米級，然后在滾球機中進行滾制成型，滾制所需粒度，放入回轉(zhuǎn)窯燒制，于130(Tl40(TC熱處理1(T14小時后即可使用，優(yōu)選1350°C熱處理12小時。本發(fā)明所述的新型印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，先采用球形的原料為骨料，添加一定的外加劑，采用冷等靜壓近凈尺寸成型技術(shù)制備陶瓷過濾支撐體，再經(jīng)溶膠-凝膠工藝制備出均一穩(wěn)定的透明TiO2溶膠，最后將制備出的陶瓷過濾支撐體浸入TiO2溶膠中，經(jīng)烘干、熱處理制得。
采用球型骨料制備出的過濾陶瓷支撐體，通量大，阻力幾乎為零，并且強度高可以承受較大的過濾壓力及較大的反沖洗沖擊力。在此支撐體基礎(chǔ)上，以溶膠-凝膠法(或液相沉積法或反相微乳法)涂覆TiO2膜，在實現(xiàn)有效物理分離的基礎(chǔ)上，有效阻止膜污染及通量衰減。本發(fā)明的有益效果如下與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備出的陶瓷膜過濾元件采用單通道管狀結(jié)構(gòu)，水通量得到大大提高，并且孔徑大，不易堵塞，易清洗，有效阻止了膜污染及通量衰減。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例中使用的試劑均為化學純，其中濃硝酸質(zhì)量百分含量為65飛8%。
實施例I本發(fā)明所述的印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，包括如下步驟(I)制備支撐體①配料將300目球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、木屑、酚醛乙烯基酯樹脂T-158、石墨混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的95% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的5% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的8%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的6% ;脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 07% ；②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型，壓力為60MPa ；③熱處理將成型后的支撐體脫模后進行熱處理，然后在1000°C，熱處理時間為4 小時；(2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I : 45混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 3，60°C下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制在1，80°C恒溫加熱8h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠；(3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，放入恒溫箱，控制干燥溫度60°C，相對濕度50%，進行凝膠，恒溫2h至凝膠質(zhì)量不再變化，將上述試樣放入馬弗爐中，以0. 5°C /min的升溫速度升至400°C，保溫3小時，在支撐體上制得TiO2微濾膜。所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成鋁礬土 92%和鐘乳石8%。使用效果采用此法制備的陶瓷膜過濾原件，膜表面完整，厚度均勻，厚度為1_，通量穩(wěn)定，為2. 7X 10_3L/(m2 -h Pa)，截留相對分子質(zhì)量9000，過濾開始階段截留率達99. 8%，十分鐘后截留率穩(wěn)定在98. 7%，過濾一小時后反吹再生率達95%。實施例2本發(fā)明所述的印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，包括如下步驟(I)制備支撐體①配料將200目球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、木屑、酚醛乙烯基酯樹脂T-158、石墨混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的90% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的10% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的5%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的4% ;脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 15% ；②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型，壓力為80MPa ；③熱處理將成型后的支撐體脫模后進行熱處理，然后在1100°C，熱處理時間為3小時；(2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I : 50混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 5，70°C下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制在1，70°C恒溫加熱9h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠；
(3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，放入恒溫箱，控制干燥溫度70°C，相對濕度60%，進行凝膠，恒溫I. 5h至凝膠質(zhì)量不再變化，將上述試樣放入馬弗爐中，以0. 5°C /min的升溫速度升至450°C，保溫2小時，在支撐體上制得TiO2微濾膜。所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成蘇州土 93%和鉀長石7%。使用效果采用此法制備的陶瓷膜過濾原件，膜表面完整，厚度均勻，厚度為
0.9mm，通量穩(wěn)定，為3. 2X 10_3L/(m2 h Pa)，截留相對分子質(zhì)量8700，過濾開始階段截留率達99. 6%，十分鐘后截留率穩(wěn)定在98. 9%，過濾一小時后反吹再生率達96%。實施例3本發(fā)明所述的印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，包括如下步驟
(I)制備支撐體①配料將400目球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、木屑、酚醛乙烯基酯樹脂T-158、石墨混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的80% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的20% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的3%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的2% ;脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 5% ；②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型，壓力為IOOMPa ；③熱處理將成型后的支撐體脫模后進行熱處理，然后在1200°C，熱處理時間為2小時；(2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I : 55混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 4，80°C下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制在2，60°C恒溫加熱12h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠；(3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，放入恒溫箱，控制干燥溫度80°C，相對濕度70%，進行凝膠，恒溫I. 5h至凝膠質(zhì)量不再變化，將上述試樣放入馬弗爐中，以0. 5°C /min的升溫速度升至450°C，保溫2小時，在支撐體上制得TiO2微濾膜。所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成大同土 94%和方解石6%。使用效果采用此法制備的陶瓷膜過濾原件，膜表面完整，厚度均勻，厚度為I. 1mm，通量穩(wěn)定，為2. 9 X KT3L/(m2 h Pa)，截留相對分子質(zhì)量9200，過濾開始階段截留率達99. 8%，十分鐘后截留率穩(wěn)定在99. 1%，過濾一小時后反吹再生率達96%。實施例4本發(fā)明所述的印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，包括如下步驟(I)制備支撐體①配料將400目球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、木屑、酚醛乙烯基酯樹脂T-158、石墨混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的70% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的30% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的1%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的1%;脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 8% ；②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型，壓力為130MPa ；③熱處理將成型后的支撐體脫模后進行熱處理，然后在1300°C，熱處理時間為2小時；(2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I : 40混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 3，90°C下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制在I. 5，70°C恒溫加熱10h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠；(3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，放入恒溫箱，控制干燥溫度90°C，相對濕度80%，進行凝膠，恒溫Ih至凝膠質(zhì)量不再變化，將上述試樣放入馬弗爐中，以0. 5°C /min的升溫速度升至500°C，保溫I小時，在支撐體上制得TiO2微濾膜。所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成膨潤土 95%和燒滑石5%。使用效果采用此法制備的陶瓷膜過濾原件，膜表面完整，厚度均勻，厚度為I. 0mm，通量穩(wěn) 定，為3. 01 X 10_3L/ (m2 h Pa)，截留相對分子質(zhì)量9300，過濾開始階段截留率達98. 8%，十分鐘后截留率穩(wěn)定在97. 7%，過濾一小時后反吹再生率達96%。
權(quán)利要求
1.一種印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)制備支撐體 ①配料將球形鋁礬土骨料、高溫結(jié)合劑、增孔劑、樹脂、脫模劑混合均勻，其中球形鋁礬土骨料占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的70、5% ;高溫結(jié)合劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的5 30% ;增孔劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的f 10%，樹脂占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 喻脫模劑占球形鋁礬土骨料和高溫結(jié)合劑總質(zhì)量的0. 05^1% ； ②等靜壓成型配料完成后，在混料機中混合均勻進行等靜壓成型； ③熱處理脫模后，將成型后的單通道管狀結(jié)構(gòu)支撐體進行熱處理； (2)制備TiO2溶膠將鈦酸四丁酯與無水乙醇以摩爾比I: 4(T55混合后，加入水中，水和鈦酸四丁酯摩爾比為I : 3 5，6(TlO(rC下混合均勻后，再加入濃硝酸，使得pH值控制 在I 2，6(T80°C恒溫加熱8 12h，得到穩(wěn)定的TiO2溶膠； (3)覆膜將步驟(I)制得的支撐體浸入步驟(2)所得TiO2溶膠中，進行凝膠，再經(jīng)熱處理，在支撐體上制得TiO2微濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述球形鋁礬土骨料的粒度為200 400 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述高溫結(jié)合劑由如下質(zhì)量百分數(shù)的原料組成耐火粘土 92、5%和助熔劑5、％,所述耐火粘土為招帆土、樟村土、蘇州土、大同土、膨潤土或坊子土，所述助熔劑為鉀長石、燒滑石、鐘乳石或方解石。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述增孔劑為木屑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述樹脂為酚醛樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述脫模劑為石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述等靜壓成型的壓力為4(Tl50MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟(I)所述熱處理溫度為100(ri300°C，熱處理時間為2 3小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述凝膠工藝條件溫度為5(T90°C，相對濕度50 95%，凝膠時間I 2h。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于步驟(3)所述熱處理溫度為40(r500°C，熱處理時間為I 3小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種印染廢水處理用陶瓷膜過濾元件的制備方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的方法是先采用球形鋁礬土骨料，添加一定的外加劑，采用冷等靜壓近凈尺寸成型技術(shù)制備陶瓷過濾支撐體，再經(jīng)溶膠-凝膠工藝制備出均一穩(wěn)定的透明TiO2溶膠，最后將制備出的陶瓷過濾支撐體浸入TiO2溶膠中，經(jīng)烘干、熱處理制得。即采用球型骨料制備出單通道過濾陶瓷支撐體，并在此支撐體基礎(chǔ)上，涂覆TiO2膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備出的陶瓷膜過濾元件采用單通道管狀結(jié)構(gòu)，水通量得到大大提高，并且孔徑大，不易堵塞，易清洗，有效阻止了膜污染及通量衰減。
文檔編號C04B35/10GK102718543SQ20121019168
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者鞏玉賢, 張業(yè)明, 張曉麗, 李憲景, 李小勇, 薛友祥, 趙世凱 申請人:中材高新材料股份有限公司, 山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院有限公司