1.本發(fā)明屬于陶瓷膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碟式陶瓷膜。

背景技術(shù)：

2.陶瓷膜(ceramic membrane)又稱無(wú)機(jī)陶瓷膜，是以無(wú)機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)(或液體)透過(guò)膜，大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)，滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定壓力作用下，當(dāng)料液流過(guò)膜表面時(shí)，只允許水、無(wú)機(jī)鹽、小分子物質(zhì)透過(guò)膜，而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質(zhì)通過(guò)。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、再生性能好、分離過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品、飲料、植(藥)物深加工、生物醫(yī)藥、發(fā)酵、精細(xì)化工等眾多領(lǐng)域，可用于工藝過(guò)程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。碟式陶瓷膜具有飛碟式的外部形狀,內(nèi)部含有螺旋形的滲透通道,具有分離功能的膜層在碟式陶瓷膜的外表面。

3.污水中存在有益菌和有害菌，在污水凈化過(guò)程中，通常會(huì)將礦物質(zhì)和污染物一起過(guò)濾掉，例如水中含有微量鉀、鈉、鈣、鎂等人體所需的礦物質(zhì)，而在后續(xù)的飲用水生產(chǎn)過(guò)程中又會(huì)添加這部分人體所需的礦物質(zhì)，整個(gè)流程操作會(huì)比較繁瑣復(fù)雜，并且后續(xù)添加的礦物質(zhì)會(huì)影響到水的ph值，導(dǎo)致水呈酸性，影響水的水質(zhì)，會(huì)對(duì)人體健康造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本方案提供一種清除中等或高分子量物質(zhì)和減少礦物質(zhì)損失的碟式陶瓷膜。

5.為了達(dá)到上述目的，本方案提供一種碟式陶瓷膜，包括：支撐體與過(guò)濾膜層；所述支撐體成分包括陶瓷粉料和粘接劑；所述陶瓷粉料在支撐體中占比為80~99wt%；所述過(guò)濾膜層包括頂膜和底膜，頂膜成分和底膜成分均包括陶瓷粉料；所述頂膜和底膜沿著單一方向的形變量為小于1mm；所述頂膜和底膜的過(guò)濾壓力為0.15~0.7mpa；所述頂膜和底膜的抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa。

6.本方案有益效果：通過(guò)調(diào)整支撐體陶瓷粉料的比例調(diào)整支撐體的孔隙率，增加陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度；本方案的陶瓷膜在水流較小壓力比較小時(shí)純水滲透通量較大且凈化效果好；本方案的抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa的陶瓷膜分離性優(yōu)良，能夠過(guò)濾掉中等或高分子量物質(zhì)，可以減少水中礦物質(zhì)的損失，使水質(zhì)更好；可以提高陶瓷膜的純水滲透通量；可以方便清潔頂膜和底膜。

7.進(jìn)一步，所述陶瓷粉料為氧化鋁、氧化鈦、堇青石、氧化鋯或者鋁礬土。

8.進(jìn)一步，所述支撐體中陶瓷粉料的平均直徑為5～50μm；所述頂膜和底膜中陶瓷粉料的平均直徑為0.1～5μm。

9.進(jìn)一步，所述粘接劑為濃度為0.5～10wt％的聚乙烯醇溶液或羧甲基纖維素溶液。

10.進(jìn)一步，所述粘接劑包括1~30 wt%陶瓷粉體，陶瓷粉體的直徑小于5μm。添加陶瓷粉體，可以幫助支撐體燒結(jié)。

11.進(jìn)一步，所述頂膜和底膜中最大孔隙尺寸均為0.02~3μm。根據(jù)水質(zhì)不同、過(guò)濾要求不同，可選擇不同膜層孔徑，這樣可增加純水滲透通量，提高陶瓷膜的凈化效率。

附圖說(shuō)明

12.圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

13.圖2為本發(fā)明實(shí)施例支撐體的結(jié)構(gòu)示意圖。

14.圖3為本發(fā)明實(shí)施例碟式陶瓷膜的實(shí)物圖。

具體實(shí)施方式

15.下面通過(guò)具體實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：說(shuō)明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：頂膜1、底膜2、集水通孔3、支撐體4、集水通道5。

16.實(shí)施例：碟式陶瓷膜包括：支撐體4和分離過(guò)濾膜層，如附圖1、附圖2和附圖3所示，分離過(guò)濾膜層包括頂膜1和底膜2，頂膜1和底膜2分別位于支撐體4兩面，支撐體4、頂膜1與底膜2一體化設(shè)置，支撐體4為飛碟狀，支撐體4中心處設(shè)有集水通孔3，支撐體4外周端封閉，所述支撐體4內(nèi)設(shè)有集水通道5，集水通道5用于排出過(guò)濾后的溶液，集水通道5與集水通孔3連通。

17.將溶液從分離過(guò)濾膜層的頂膜1滲入，在頂膜1或者底膜2作用下，污染物被留在頂膜1或者底膜2上，過(guò)濾后的溶液進(jìn)入到集水通道5中，最終進(jìn)入到集水通孔3中。采用支撐體4和分離過(guò)濾膜層一體化，使陶瓷膜整體結(jié)構(gòu)更加牢固，增加陶瓷的使用壽命；一體化減少陶瓷膜形變，使陶瓷膜的過(guò)濾效果更好。集水通道5為拋物線形、直線形或者折線形、蜂窩狀等。

18.支撐體4成分包括陶瓷粉料和粘接劑，陶瓷粉料在支撐體4中占比為80~99wt%；通過(guò)調(diào)整支撐體4陶瓷粉料的比例調(diào)整支撐體4的孔隙率，增加陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度。支撐體4的陶瓷粉料為氧化鋁、氧化鈦、堇青石、氧化鋯或者鋁礬土等物質(zhì)，支撐體4的陶瓷粉料的平均粒徑為5～50μmμm。粘接劑為濃度為0.5～10wt％的聚乙烯醇溶液或羧甲基纖維素溶液。粘接劑包括1~30 wt%陶瓷粉體，陶瓷粉體的直徑小于5μm。添加陶瓷粉體，可以幫助支撐體4燒結(jié)。

19.頂膜1成分和底膜2成分均包括陶瓷粉料，頂膜1和底膜2的陶瓷粉料均為氧化鋁、氧化鈦、堇青石、氧化鋯或者鋁礬土等物質(zhì)，頂膜1和底膜2的陶瓷粉料平均直徑為0.1～5μm，頂膜1和底膜2的陶瓷粉料平均直徑均大于支撐體4的陶瓷粉料，在膜層制備過(guò)程中顆粒向支撐層的滲透，增加支撐體4的強(qiáng)度。

20.頂膜1和底膜2沿著單一方向的形變量為小于1mm；頂膜1和底膜2的過(guò)濾壓力為0.15~0.7mpa，本方案陶瓷膜在此過(guò)濾壓力下出水水質(zhì)可以達(dá)到排放的要求，在水流較小壓力比較小時(shí)純水滲透通量較大且凈化效果好。

21.頂膜1和底膜2的抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa。陶瓷膜抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa，陶瓷膜內(nèi)部的孔隙存在均勻分布和不均勻分布的情況，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，具有較強(qiáng)的物理吸附

能力吸附物質(zhì)，分離性優(yōu)良，這樣可以將中等或高等分子量物質(zhì)攔截，使水中的礦物質(zhì)進(jìn)入到集水通孔3中，減少礦物質(zhì)的損失。例如鈣離子直徑為0.4nm，鎂離子直徑為0.532nm。陶瓷膜在過(guò)濾時(shí)可以減少礦物質(zhì)的損失，使水質(zhì)更好。

22.膜分離過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)單位膜面積上的物質(zhì)透過(guò)量，一般用j表示。滲透通量=滲透系數(shù)×推動(dòng)力，式中的滲透系數(shù)為單位時(shí)間內(nèi)單位膜面積上在單位推動(dòng)力作用下的物質(zhì)透過(guò)量。本方案的陶瓷膜抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa，陶瓷膜的孔隙大小會(huì)各不相同，在中間部分的孔隙會(huì)偏大，邊緣部分孔隙會(huì)偏小，在水流過(guò)濾時(shí)，水流一般會(huì)從陶瓷膜的中心部分注入，這樣就需要陶瓷膜中心部分過(guò)濾效率較高，本方案的陶瓷膜可以提高陶瓷膜的純水滲透量。

23.抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa的陶瓷膜，內(nèi)部孔隙上會(huì)形成對(duì)流結(jié)構(gòu)，可以在對(duì)水流進(jìn)行凈化時(shí)，對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖洗，減少物質(zhì)停留在孔隙結(jié)構(gòu)上，造成孔隙堵塞，同時(shí)還可以方便對(duì)陶瓷膜進(jìn)行清洗。

24.頂膜1最大孔隙尺寸和底膜2最大孔隙尺寸均為0.02~3μm，根據(jù)水質(zhì)不同、過(guò)濾要求不同，可選擇不同膜層孔徑（0.02-3μm可調(diào)），這樣可增加純水滲透通量，提高陶瓷膜的凈化效率。

25.本方案通過(guò)調(diào)整支撐體4陶瓷粉料的比例調(diào)整支撐體4的孔隙率，增加陶瓷膜的機(jī)械強(qiáng)度；本方案的陶瓷膜在水流較小壓力比較小時(shí)純水滲透通量較大且凈化效果好；本方案的抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa的陶瓷膜分離性優(yōu)良，能夠過(guò)濾掉中等或高分子量物質(zhì)，可以減少水中礦物質(zhì)的損失，使水質(zhì)更好；可以提高陶瓷膜的純水滲透通量；可以方便清潔頂膜1和底膜2。

26.實(shí)施例2：本實(shí)施例與實(shí)施例不同之處在于，本實(shí)施例提供了碟式陶瓷膜的制備方法，具體包括以下步驟：步驟一：將陶瓷膜支撐體原料鋪設(shè)在模具上，形成第一支撐層；陶瓷膜支撐體原料具體為氧化鋁、氧化鈦、堇青石、氧化鋯或者鋁礬土等物質(zhì)；步驟二：將疏松體鋪設(shè)在第一支撐層上，疏松體包括可燃物；可燃物具體為碳料或者淀粉，淀粉和碳料方便進(jìn)行煅燒形成集水通道；步驟三：將陶瓷膜支撐體原料鋪設(shè)在第一支撐層和疏松體上,形成第二支撐層；步驟四：進(jìn)行干壓，形成陶瓷膜半成品；步驟五：將陶瓷膜半成品進(jìn)行烘干煅燒，形成陶瓷膜內(nèi)支撐體成品；步驟六：在支撐體表面進(jìn)行涂膜，進(jìn)行烘干煅燒，形成陶瓷膜成品。

27.步驟五中，首先將陶瓷膜半成品在1250℃~1300℃條件下進(jìn)行煅燒1~2h，同時(shí)進(jìn)行超聲波分散；再進(jìn)行30min的加熱使煅燒的溫度升高到1300℃~1750℃進(jìn)行煅燒成型。

28.在1250℃~1300℃條件下時(shí)，可燃物會(huì)燃燒，消耗第一支撐層和第二支撐形成的空間內(nèi)的氧氣，并且第一支撐層和第二支撐層形成的空間與外界空氣流通的通道較小，第一支撐層和第二支撐層形成的空間內(nèi)部的氧氣會(huì)比較少，在1250℃~1300℃條件下時(shí)，可燃物燃燒主要生成co氣體，生成的co氣體會(huì)通過(guò)第一支撐層和第二支撐層逃逸到外界高溫下形成co2，在co氣體作用下可以提高支撐體的孔隙率、膜通量和過(guò)濾效率，使陶瓷膜的分離性能更好，尤其在醫(yī)療廢水和重金屬過(guò)程中，能使細(xì)菌和重金屬吸附在支撐體孔隙結(jié)構(gòu)中。在

此過(guò)程中進(jìn)行超聲波分散使可燃物與氧氣充分接觸，形成更多的co氣體，從而提高提高支撐體的孔隙率、膜通量和過(guò)濾效率，方便提高頂膜和底膜的污水過(guò)濾效率。

29.溫度升高需要一段時(shí)間，通過(guò)30min時(shí)間使溫度穩(wěn)定，使煅燒的溫度升高到1300~1750℃，在此溫度下停止超聲波分散，防止可燃物分散，影響到集水通道的形成，在此階段第一支撐層和第二支撐層形成的空間內(nèi)氧氣含量極少，接近無(wú)氧環(huán)境，此時(shí)可燃物中的c物質(zhì)會(huì)與氧化鈦與氧化鋯發(fā)生反應(yīng)，從而會(huì)在支撐體孔隙結(jié)構(gòu)的表面生成一層碳化鈦和碳化鋯，增加支撐體孔隙結(jié)構(gòu)的剛度。

30.以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過(guò)多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本技術(shù)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。技術(shù)特征：

1.碟式陶瓷膜，包括：支撐體與過(guò)濾膜層；所述支撐體成分包括陶瓷粉料和粘接劑；所述陶瓷粉料在支撐體中占比為80~99wt%；所述過(guò)濾膜層包括頂膜和底膜，頂膜成分和底膜成分均包括陶瓷粉料；所述頂膜和底膜沿著單一方向的形變量為小于1mm；所述頂膜和底膜的過(guò)濾壓力為0.15~0.7mpa；所述頂膜和底膜的抗彎折強(qiáng)度為60~120mpa。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜，其特征在于：所述陶瓷粉料為氧化鋁、氧化鈦、堇青石、氧化鋯或者鋁礬土。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜，其特征在于：所述支撐體中陶瓷粉料的平均直徑為5～50μm；所述頂膜和底膜中陶瓷粉料的平均直徑為0.1～5μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜，其特征在于：所述粘接劑為濃度為0.5～10wt％的聚乙烯醇溶液或羧甲基纖維素溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜，其特征在于：所述粘接劑包括1~30 wt%陶瓷粉體，陶瓷粉體的直徑小于5μm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟式陶瓷膜，其特征在于：所述頂膜和底膜中最大孔隙尺寸均為0.02~3μm。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于陶瓷膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碟式陶瓷膜，包括：支撐體與過(guò)濾膜層；所述支撐體成分包括陶瓷粉料和粘接劑；所述陶瓷粉料在支撐體中占比為80~99wt%；所述過(guò)濾膜層包括頂膜和底膜，頂膜成分和底膜成分均包括陶瓷粉料；所述頂膜和底膜沿著單一方向的形變量為小于0.5mm；所述頂膜和底膜的過(guò)濾壓力為0.15~0.7Mpa；所述頂膜和底膜的抗彎折強(qiáng)度為60~120Mpa Mpa。本方案的抗彎折強(qiáng)度為60~120Mpa的陶瓷膜分離性優(yōu)良，能夠過(guò)濾掉中等或高分子量物質(zhì)，可以減少水中礦物質(zhì)的損失，使水質(zhì)更好；可以提高陶瓷膜的純水滲透通量；可以方便清潔頂膜和底膜。清潔頂膜和底膜。清潔頂膜和底膜。

技術(shù)研發(fā)人員：郝恩奇 何世斌 常啟兵

受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶兀盾納米科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.01.18

技術(shù)公布日：2022/5/10