專利名稱：一種組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蜂窩狀陶瓷過(guò)濾膜元件。
背景技術(shù)：
與其它分離工藝相比，膜分離是一種相對(duì)簡(jiǎn)單、耗能低的分離工藝，原則上可以回收并再利用混合物中的組分，因而廣泛應(yīng)用于生物工程、石油、化工、冶金、醫(yī)藥等領(lǐng)域。膜分離是通過(guò)膜組件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其核心部分是過(guò)濾膜。與有機(jī)膜相比，陶瓷過(guò)濾膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗微生物能力強(qiáng)、耐高溫、孔徑分布窄、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于陶瓷材料的剛性較好，同時(shí)受制備工藝的限制，目前現(xiàn)有技術(shù)陶瓷膜主要以管式和多通道管式為主。然而，由于單管構(gòu)型的陶瓷膜其膜密度(即單位體積內(nèi)的膜面積)比較低，因此目前商業(yè)生產(chǎn)的陶瓷膜大多通過(guò)增加孔道數(shù)(如7、19、37通道)來(lái)提高膜密度。此外，為進(jìn)一步增大膜面積，目前陶瓷過(guò)濾元件也采用了蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加膜孔道數(shù)、減少孔道直徑的方法來(lái)增加單位體積內(nèi)的膜面積。然而，現(xiàn)有技術(shù)多通道/蜂窩陶瓷管構(gòu)型中，處于中心位置的孔道所形成的滲透液需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的距離才能溢出管外，這顯然增大了膜的滲透阻力，降低了滲透通量；而且，蜂窩狀陶瓷過(guò)濾膜隨著孔道直徑和陶瓷膜孔壁厚度的減小，更多膜孔道的滲透液只能通過(guò)蜂窩陶瓷支撐體內(nèi)部孔道滲透至出口，滲透液的傳輸阻力也明顯增大。為解決此問(wèn)題， 對(duì)于蜂窩陶瓷膜而言，現(xiàn)有技術(shù)通常采用將部分膜孔道改作滲透液通道的方法，以減少滲透出水的路徑；或者，在端口處沿截面方向?qū)Σ糠挚椎篱_槽，留出部分開槽作為滲透出水出口，然后使用燒結(jié)的方法對(duì)滲透出水通道的端口進(jìn)行封堵；此外，也有將中心孔道不涂膜而作為過(guò)濾滲透?jìng)?cè)，并在中心孔處采用一引流管將滲透液引出、中心孔與引流管之間的間隙采用環(huán)氧樹脂密封的方法，以減小滲透阻力，提高滲透通量。但是，現(xiàn)有技術(shù)蜂窩陶瓷管構(gòu)型仍然存在著以下技術(shù)缺陷(1)利用部分通道作為滲透液通道，能夠減少滲透出水的路徑，但同時(shí)也減少了單位體積內(nèi)的膜面積，違背了通過(guò)蜂窩構(gòu)型來(lái)增加膜面積的設(shè)計(jì)初衷。(2)需要對(duì)陶瓷膜進(jìn)行后期處理，對(duì)于陶瓷膜而言后期加工難度較高，進(jìn)一步增加了制備工藝的復(fù)雜性。(3)對(duì)于端口開槽或者增加引流管等方法，需要對(duì)端口進(jìn)行密封，密封難度較大， 容易造成滲透液與料液混合。例如，對(duì)開槽的端口進(jìn)行封堵的方法由于涉及干燥和燒結(jié)過(guò)程，封堵材料與蜂窩陶瓷性能之間的差異容易形成孔隙，因而容易導(dǎo)致在過(guò)濾過(guò)程中料液污染滲透出水。(4)蜂窩陶瓷膜的制備工序較多、工藝復(fù)雜，引入缺陷的可能性增加，使得無(wú)缺陷蜂窩陶瓷膜的成品率較低，特別是較大體積的蜂窩陶瓷膜，隨著陶瓷膜截面積的增大，成品率還會(huì)更低，從而進(jìn)一步增加了原本就比較高的陶瓷膜成本
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有較高的滲透通量和單位體積膜面積、構(gòu)型及制備工藝簡(jiǎn)單的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，以有效減小滲透阻力，同時(shí)極大地提高蜂窩陶瓷膜的成品率、降低陶瓷膜成本。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的一種組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，包括蜂窩陶瓷支撐體以及設(shè)置在其內(nèi)的過(guò)濾孔道；此外，還包括支承件和緊固件；所述蜂窩陶瓷支撐體為平板狀，所述過(guò)濾孔道其軸線與蜂窩陶瓷支撐體的板面平行、且并排設(shè)置在蜂窩陶瓷支撐體內(nèi)而構(gòu)成蜂窩陶瓷膜單體；所述蜂窩陶瓷膜單體為二個(gè)或二個(gè)以上，且呈間隔疊放組合；所述緊固件設(shè)置在組合后的蜂窩陶瓷膜單體外圍；所述支承件位于相鄰蜂窩陶瓷膜單體之間、以及緊固件與蜂窩陶瓷膜單體之間，且設(shè)置在過(guò)濾孔道端口處。本發(fā)明過(guò)濾孔道為料液通道，各蜂窩陶瓷膜單體呈平板狀，使得陶瓷膜具有較短的滲透距離。蜂窩陶瓷膜單體之間的間隙為滲透液通道，滲透液經(jīng)過(guò)濾孔道的孔壁滲透后， 經(jīng)蜂窩陶瓷膜單體之間的間隙流出，從而具有較高的滲透通量。本發(fā)明還可采取如下進(jìn)一步措施所述支承件可拆卸式設(shè)置在過(guò)濾孔道端口處。 這樣，可以根據(jù)滲透量的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)支承件的厚度調(diào)整滲透液通道的寬度；此外，便于拆卸清洗污染嚴(yán)重、或替換有缺陷的蜂窩陶瓷膜單體。為減少滲透液的傳輸阻力，本發(fā)明蜂窩陶瓷膜單體中過(guò)濾孔道直接與滲透液通道相鄰，即所述過(guò)濾孔道可以采用單排孔道；也可以采用雙排孔道而具有更高的單位體積膜面積。進(jìn)一步地，所述蜂窩陶瓷膜單體中過(guò)濾孔道與蜂窩陶瓷支撐體外表面之間的壁厚小于其他部位壁厚，從而具有更短的滲透距離，同時(shí)可提高蜂窩陶瓷支撐體的強(qiáng)度。本發(fā)明所述蜂窩陶瓷膜單體其垂直于過(guò)濾孔道軸線的截面形狀為矩形，組合后的蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件呈長(zhǎng)方體?；蛘撸私孛嫘螤顬楹√菪?，組合后的蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件呈圓柱體。本發(fā)明所述過(guò)濾孔道的橫截面形狀可以為正方形、矩形、六角形或三角形。本發(fā)明所述蜂窩陶瓷支撐體為A1203、TiO2、堇青石、莫來(lái)石、高嶺土、SiC的一種或幾種組合。所述過(guò)濾孔道的過(guò)濾層為A1203、TiO2, 、堇青石、莫來(lái)石中一種或幾種組合。本發(fā)明具有以下有益效果(1)具有較高的滲透通量和單位體積膜面積本發(fā)明蜂窩陶瓷膜單體呈平板狀，滲透距離短，滲透阻力明顯減小，具有較高的滲透通量。蜂窩陶瓷膜單體之間的間隔即滲透液通道的寬度可以調(diào)整，因此能夠容易地根據(jù)滲透通量的大小調(diào)整滲透液通道，從而避免了多余滲透液通道寬度所造成的單位體積膜面積的降低，有助于提高陶瓷膜的膜密度。(2)構(gòu)型及制備工藝簡(jiǎn)單，有效提高了蜂窩陶瓷膜的成品率本發(fā)明平板狀的蜂窩陶瓷膜單體，體積較小，單個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷的可能性明顯降低。同時(shí)，構(gòu)型簡(jiǎn)單，由蜂窩陶瓷膜單體可拆卸式組合而成，便于拆卸清洗污染嚴(yán)重陶瓷膜單體，而且僅更換有缺陷的陶瓷膜單體即可重新恢復(fù)蜂窩陶瓷膜組件的分離滲透功能，而不至于整體報(bào)廢，極大地提高了陶瓷膜的成品率、降低了陶瓷膜成本。


下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明實(shí)施例之一組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件的立體圖；圖2是圖1所示實(shí)施例的主視圖；圖3是圖1的左視圖；圖4是圖1所示實(shí)施例中蜂窩陶瓷膜單體橫截面局部放大示意圖；圖5是發(fā)明實(shí)施例之二蜂窩陶瓷膜單體橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示實(shí)施例組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件的立體圖。圖中蜂窩陶瓷膜單體1，蜂窩陶瓷支撐體la，過(guò)濾孔道lb，支承件2，緊固件3，滲透液通道4，壁厚Wl、W具體實(shí)施例方式實(shí)施例一圖1 圖4所示為本發(fā)明組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件的實(shí)施例之一，如圖1和圖 2所示，包括由蜂窩陶瓷支撐體Ia和過(guò)濾孔道Ib構(gòu)成的蜂窩陶瓷膜單體1、支承件2和緊固件3。其中，蜂窩陶瓷支撐體Ia為平板狀，過(guò)濾孔道Ib其軸線與蜂窩陶瓷支撐體Ia的板面平行、且并排設(shè)置在蜂窩陶瓷支撐體Ia內(nèi)而構(gòu)成蜂窩陶瓷膜單體1。如圖3和圖4所示，蜂窩陶瓷膜單體1其垂直于過(guò)濾孔道Ib軸線的截面形狀為矩形。過(guò)濾孔道Ib采用雙排孔道，孔道的橫截面形狀為正方形，且過(guò)濾孔道Ib與蜂窩陶瓷支撐體Ia外表面之間的壁厚Wl小于其他部位壁厚W2。如圖1和圖2所示，蜂窩陶瓷膜單體1為若干個(gè)，且呈間隔疊放組合而構(gòu)成長(zhǎng)方體。緊固件3采用不銹鋼箍，且設(shè)置在組合后的蜂窩陶瓷膜單體外圍。支承件2采用厚度為Imm的硅橡膠墊，且可拆卸式設(shè)置在相鄰蜂窩陶瓷膜單體1之間、以及緊固件3與蜂窩陶瓷膜單體1之間的過(guò)濾孔道端口處。本實(shí)施例過(guò)濾孔道Ib為料液通道，蜂窩陶瓷膜單體1之間的間隙為滲透液通道 4，滲透液經(jīng)過(guò)濾孔道Ib的孔壁滲透后，經(jīng)蜂窩陶瓷膜單體1之間的間隙即滲透液通道4流出。根據(jù)滲透通量的大小，可以通過(guò)更換不同厚度的支承件2來(lái)調(diào)整蜂窩陶瓷膜單體1之間的間隙，從而改變滲透液通道4的寬度。而且，可單獨(dú)拆卸清洗污染嚴(yán)重的陶瓷膜單體， 或僅更換有質(zhì)量缺陷的陶瓷膜單體即可重新恢復(fù)蜂窩陶瓷膜組件的整體性能。本實(shí)施例中，蜂窩陶瓷支撐體Ia以Al2O3粉(325目)為骨料，以羥基纖維素為粘結(jié)劑、桐油為潤(rùn)滑劑，經(jīng)過(guò)混料、和泥、陳腐、煉泥等程序，擠出成型為雙排孔道的平板狀，經(jīng)干燥并在1360°C煅燒2 4小時(shí)后得到蜂窩陶瓷支撐體。過(guò)濾孔道Ib的過(guò)濾層以Al2O3粉 (0.5ym)為原料，添加分散劑和穩(wěn)定劑，制備成穩(wěn)定漿料，采用dip-coating法在蜂窩陶瓷支撐體Ia的過(guò)濾孔道Ib內(nèi)制備過(guò)濾層。經(jīng)干燥、燒結(jié)后獲得含雙排孔道的平板狀蜂窩陶瓷膜單體。調(diào)整粉料的粒徑可控制過(guò)濾層的孔徑。實(shí)施例二 圖5和圖6所示為本發(fā)明組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件的實(shí)施例之二，與實(shí)施例一不同之處在于如圖5所示，蜂窩陶瓷膜單體1其垂直于過(guò)濾孔道Ib軸線的截面形狀為含弧梯形，呈間隔疊放組合而構(gòu)成圓柱體(見圖6)。
權(quán)利要求
1.一種組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，包括蜂窩陶瓷支撐體(Ia)以及設(shè)置在其內(nèi)的過(guò)濾孔道(Ib)；其特征在于還包括支承件( 和緊固件(3)；所述蜂窩陶瓷支撐體(Ia)為平板狀，所述過(guò)濾孔道(Ib)其軸線與蜂窩陶瓷支撐體(Ia)的板面平行、且并排設(shè)置在蜂窩陶瓷支撐體(Ia)內(nèi)而構(gòu)成蜂窩陶瓷膜單體(1)；所述蜂窩陶瓷膜單體(1)為二個(gè)或二個(gè)以上，且呈間隔疊放組合；所述緊固件C3)設(shè)置在組合后的蜂窩陶瓷膜單體外圍；所述支承件 ⑵位于相鄰蜂窩陶瓷膜單體⑴之間、以及緊固件⑶與蜂窩陶瓷膜單體⑴之間，且設(shè)置在過(guò)濾孔道端口處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述支承件(2) 可拆卸式設(shè)置在過(guò)濾孔道端口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述過(guò)濾孔道 (Ib)為單排孔道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述過(guò)濾孔道 (Ib)為雙排孔道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述蜂窩陶瓷膜單體(1)中過(guò)濾孔道(Ib)與蜂窩陶瓷支撐體(Ia)外表面之間的壁厚(Wl)小于其他部位壁厚(W2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述蜂窩陶瓷膜單體(1)其垂直于過(guò)濾孔道(Ib)軸線的截面形狀為矩形，組合后的蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件呈長(zhǎng)方體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述蜂窩陶瓷膜單體(1)其垂直于過(guò)濾孔道(Ib)軸線的截面形狀為含弧梯形，組合后的蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件呈圓柱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于所述過(guò)濾孔道 (Ib)的橫截面形狀為正方形、矩形、六角形或三角形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式蜂窩陶瓷膜過(guò)濾元件，包括蜂窩陶瓷支撐體以及設(shè)置在其內(nèi)的過(guò)濾孔道；此外，還包括支承件和緊固件；所述蜂窩陶瓷支撐體為平板狀，所述過(guò)濾孔道其軸線與蜂窩陶瓷支撐體的板面平行、且并排設(shè)置在蜂窩陶瓷支撐體內(nèi)而構(gòu)成蜂窩陶瓷膜單體；所述蜂窩陶瓷膜單體為二個(gè)或二個(gè)以上，且呈間隔疊放組合；所述緊固件設(shè)置在組合后的蜂窩陶瓷膜單體外圍；所述支承件位于相鄰蜂窩陶瓷膜單體之間、以及緊固件與蜂窩陶瓷膜單體之間，且設(shè)置在過(guò)濾孔道端口處。本發(fā)明具有較高的滲透通量和單位體積膜面積，構(gòu)型及制備工藝簡(jiǎn)單，有效減小了滲透阻力，同時(shí)極大地提高了蜂窩陶瓷膜的成品率、降低了陶瓷膜成本。
文檔編號(hào)B01D63/08GK102172477SQ20111007178
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者包啟富, 周健兒, 常啟兵, 張小珍, 梁健, 汪永清, 胡學(xué)兵 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院