背景
氣固分離是在化工、冶金、煤炭燃燒和氣化、水泥、環境保護等行業中都要用到的分離過程,特別是高溫氣體中固態粒子的脫除、回收一直是工業廢氣處理、環境保護的重大課題。隨著無機陶瓷膜的出現,陶瓷膜具有耐高溫、耐腐蝕、耐清洗、機械強度大、結構穩定不變形、壽命長等突出優點,為解決上述氣固分離難題提供了一種切實可行的技術路線。
在現有使用的微米級陶瓷過濾膜中,高溫氣體中大于10μm的固體顆粒較易除去,而小于10μm的固體顆粒的去除是相對較困難的,微細顆粒極易吸附在陶瓷膜的孔道中,從而引起膜孔的堵塞過程,降低了陶瓷膜的過濾能力。與此同時,陶瓷過濾膜長期在高溫條件下服役易產生熱震損傷,嚴重影響了陶瓷過濾膜的使用壽命。
具體內容
本發明的個目的在于克服上述技術存在的不足,提供了一種涂覆于高溫陶瓷過濾管表面的陶瓷膜,一方面,對陶瓷膜表面的微孔進行修飾改性,使膜孔光滑、壓降小、不易堵塞,另一方面,改善膜的化學成分,提高膜的熱穩定,能有效延長高溫陶瓷過濾管的使用壽命。本發明的第二個目的在于提供這種陶瓷膜的改性制備方法。
具體是這樣實施的:一種多孔陶瓷過濾管用的陶瓷膜,其特征在于原料組份的重量配比為:
剛玉粉10-30um85-90份
蘇州土800-1000目3-5份
鉀長石800-1000目5-6份
碳酸鋇800-1000目純度彡99.8%(質量分數)1-2份
碳酸鈣800-1000目純度彡99.8%(質量分數)1-2份
上述組份重量為100份,以此為基準,外加:
阿拉伯樹膠2-4份
去離子水100份
這種多孔陶瓷過濾管用的陶瓷膜的改性制備方法是:
(1)陶瓷基膜的制備:將陶瓷膜的各原料按配比均勻混合,噴涂到預處理后的多孔陶瓷過濾管基管表面,干燥后燒成,基管表面形成一層氧化鋁陶瓷基膜;
(2)陶瓷基膜微孔的修飾改性:將制備的Ti02溶膠按體積比例3:1-5:I加入10%-20%的聚乙烯醇(PVA)溶液中,分散、攪拌制成漿料,將兩端封死的涂覆氧化鋁陶瓷基膜的陶瓷過濾管浸到漿料中,30s-60s后緩慢取出,干燥后二次燒成。
制備Ti02溶膠步驟如下:
將5-8份體積的鈦酸四丁脂緩慢加入20-25體積份的無水乙醇中,滴加2_6份體積的二乙醇胺,磁力攪拌lh-3h后把溶液倒入回流裝置,在室溫下回流老化18h-36h,儲存備用。
改性制造方法中,多孔陶瓷過濾管基管的預處理是將基管先清洗,再烘干后降至室溫備用。
陶瓷基膜制備時,各原料組份均勻混合采用球磨,混合時間8_16h,過80目篩后,用噴槍噴涂于過濾基管表面;干燥燒成是放在烘箱內恒溫50°C下干燥3h以上,再升溫至100°C干燥2h以上,裝入模具內在窯爐中以I.50C/min升溫至500°C,再以2V/min升溫至13000C-1400°C,然后保溫l_3h。
改性陶瓷基膜微孔時,將Ti02溶膠和PVA溶液的混合液先用超聲波分散l_2h,再用磁力攪拌器攪拌l_3h;干燥后二次燒成是在40°C下干燥5h以上,再升溫至100°C干燥2h以上,裝入模具內在窯爐中以1°C/min升溫至450°C,再以1.5°C/min升溫至9000C-1000°C,然后保溫l_3h。
本發明通過對陶瓷膜表面的微孔修飾改性,使膜孔光滑、壓降小、不易堵塞,另外膜的化學成分得到改善,提高了膜的熱穩定,能有效延長高溫陶瓷過濾管的使用壽命。