專利名稱：氧化鋁陶瓷膜的制作方法
氧化鋁陶瓷膜
背景技術(shù)：
陶瓷膜在高溫和高度腐蝕環(huán)境中需要穩(wěn)健性能的應(yīng)用中可能潛在地提供提高的價值。能使用陶瓷結(jié)構(gòu)還使得一個過程能通過簡單地回洗而脫污損或自身清潔；使用高分子膜不能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。然而，相對于聚合物膜，陶瓷膜通常較高成本，這是由于陶瓷膜在大體積制造和保持合理的缺陷控制方面昂貴。高體積、廉價的過程例如擠出陶瓷結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)有效分離所需要的受控的結(jié)構(gòu)方面固有地不精確。膜的孔結(jié)構(gòu)決定其過濾期望的介質(zhì)或材料的有效能力。為了可靠地工作，這些結(jié)構(gòu)必須具有緊密控制或容限。用于良好品質(zhì)氣體分離膜的缺陷的容限極嚴(yán)格。遺憾的是，陶瓷膜在制造操作期間易于具有缺陷，包括微小的針孔?？偟膩碚f，使用較高的加工速度，缺陷密度傾向于提高。這樣的缺陷是不期望的，因?yàn)樗鼈兪欠沁x擇性的，也就是，它們不加選擇地通過進(jìn)料流體的不期望的組分，并且它們降低膜的選擇性并導(dǎo)致降低的性能。由于生產(chǎn)具有高缺陷率的部件，當(dāng)前的高體積制造過程涉及高廢品率和與陶瓷加工(燒結(jié))相關(guān)的高溫。消除缺陷對于開發(fā)可在高速度下經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)的高性能復(fù)合薄膜是必要的。對于在氣體分離以及水分離應(yīng)用中廣泛使用陶瓷膜，能使用低成本過程有效修復(fù)陶瓷膜是關(guān)鍵的能力。發(fā)明概述
簡要地，在一方面，本發(fā)明涉及用于制造不含缺陷的陶瓷膜的方法，其能高產(chǎn)率地缺陷修復(fù)和改進(jìn)品質(zhì)同時降低最終產(chǎn)物的成本。所述方法包括:提供多孔基材，所述多孔基材具有至少一個延伸所述多孔基材的內(nèi)部通道并且具有由多孔壁限定的表面；在內(nèi)部通道的表面上沉積涂布漿料；和燒 結(jié)。用于所述方法的燒結(jié)溫度在約400°C-80(TC范圍。用于所述方法的涂布漿料包括勃姆石溶膠和多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體。在另一方面，本發(fā)明涉及用于制造陶瓷膜的方法。所述方法包括:提供多孔載體，所述多孔載體具有至少一個延伸通過所述多孔載體的內(nèi)部通道并且具有由多孔壁限定的表面；在至少一個內(nèi)部通道的表面上沉積涂布漿料，和在約400°C -800°C范圍的溫度下燒結(jié)。所述涂布漿料包括勃姆石溶膠和多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體。在再一方面，本發(fā)明涉及通過膜制造方法制備的不含缺陷的陶瓷膜。在又一方面，本發(fā)明涉及用于使水去油的方法。所述方法包括提供從油/水收集井聚集的油/水混合物，將油從油/水混合物中分離，以得到油產(chǎn)物并產(chǎn)生含有油的水，和通過本發(fā)明的陶瓷膜過濾產(chǎn)生的水。發(fā)明詳述
本發(fā)明的膜制造方法可特別用于修復(fù)陶瓷膜中的缺陷，也就是，含有相對大(至多約50 ym直徑)的空隙的多孔膜結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意到，在本申請的上下文中使用的“直徑”是指橫截面尺寸，在橫截面為非圓形的情況下，是指具有與非圓形結(jié)構(gòu)相同橫截面面積的假想圓形的直徑。所述方法還可與不含缺陷的載體結(jié)構(gòu)一起使用。在膜制造方法的一個實(shí)施方案中，將涂布漿料沉積在有缺陷的陶瓷膜的空隙的內(nèi)表面上。膜由至少一個多孔載體和在載體上布置的一個或多個薄層制成。載體通常為厚的非常多孔的結(jié)構(gòu)，其為膜元件提供機(jī)械強(qiáng)度而沒有顯著的流阻。載體可由陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、金屬和它們的組合組成。這些的實(shí)例包括但不限于:金屬例如不銹鋼或INCONEL 合金、金屬氧化物例如氧化鋁(例如，α-氧化鋁、δ-氧化鋁、Y-氧化鋁或它們的組合)、堇青石、富鋁紅柱石、鈦酸鋁、二氧化鈦、沸石、二氧化鈰、氧化鎂、碳化硅、氧化鋯、鋯石、鋯酸鹽、氧化鋯-尖晶石、尖晶石、硅酸鹽、硼化物、硅鋁酸鹽、瓷料、硅鋁酸鋰、長石、硅鋁酸鎂和熔融二氧化硅。載體的標(biāo)稱孔徑通常在約1-約10 μ m范圍，在一些實(shí)施方案中，小于約IP m,特別是小于約800 nm。有缺陷的陶瓷膜還在內(nèi)部通道表面上包括過濾層。在多孔載體和過濾層之間，在多孔載體上可布置任選的多孔中間層?？障兜谋砻婵捎啥嗫纵d體層、多孔中間層或過濾層中的任一個組成，并且漿料可在這些層中的任一個或所有層上沉積，所述層可在空隙的表面上暴露。在使用不含缺陷的載體結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的膜制造方法的實(shí)施方案中，涂布漿料在多孔中間層上或直接在多孔載體層上沉積，以形成過濾層。陶瓷膜或載體結(jié)構(gòu)可為單一通道或多通道陶瓷膜或蜂窩整體料，以單管束或含有多個通道的整體料或整體料管束的結(jié)構(gòu)排列。在進(jìn)料入口和出口之間，多通道陶瓷膜和蜂窩整體料含有多個平行的過道或通道。內(nèi)部通道的數(shù)量、間距和排列不是關(guān)鍵的，并且鑒于膜的潛在的應(yīng)用進(jìn)行選擇。涂布漿料可通過在壓力下將其泵送通過基材的敞開的通道而沉積，但是在一些實(shí)施方案中，不需要壓力，并且漿料可在非零的流速下簡單地連續(xù)流動通過通道。在其它實(shí)施方案中，涂布漿料可壓力滲入通道，其中膜的一端密封。當(dāng)涂布漿料被泵送通過通道時，流速可在50-500 ml/分鐘范圍，并且壓力可在約5-約50 psi范圍。應(yīng)注意到，流速和壓力是幾何學(xué)依賴的，并且可根據(jù)具體情況而變。沉積連續(xù)的或基本上連續(xù)的層所需的時間量也不同；在一些實(shí)施方案中，沉積的時間在約2分鐘-約30分鐘范圍。通過在高達(dá)約1400°C的溫度下燒結(jié)，沉積層轉(zhuǎn)化為陶瓷氧化物，但是連續(xù)的不含缺陷的膜可通過在低得多的溫度下燒結(jié)而形成。應(yīng)注意到，術(shù)語“連續(xù)的”和“不含缺陷”是指過濾層基本上覆蓋通道的內(nèi)表面，并且流體連通基本上通過過濾層的孔。該術(shù)語不必指絕對不存在缺陷，而是確實(shí)包括小的有限數(shù)量的缺陷，或者缺乏連續(xù)性局限于導(dǎo)致從流體流期望的分離的數(shù)量。燒結(jié)步驟的溫度在約400°C -約800°C范圍，在一些實(shí)施方案中，甚至為約450°C -約600°C。膜燒結(jié)的氣氛不是關(guān)鍵的，并且可使用空氣氣氛，除非其它考慮規(guī)定使用另一種氣體。一種說明性熱處理方案為6°C /分鐘斜率升溫至500°C，接著在500°C下保持4小時，和6°C /分鐘驟冷。涂布漿料包括勃姆石溶膠和多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體，并且可另外包括聚合物粘合劑。術(shù)語“膠態(tài)懸浮體”是指在水相中均勻分散的多孔氧化鋁。涂布漿料可通過將勃姆石溶膠、多孔氧化鋁的水性懸浮液和任選地聚合物粘合劑的水溶液或分散體混合而制備。最終的氧化鋁層的特性(包括孔徑、厚度、表面粗糙度和作為過濾器的性能)均可通過漿料組成而調(diào)節(jié)。熱預(yù)處理方案、氧化鋁粉末的粒徑和勃姆石與氧化鋁的比率可變化，以調(diào)節(jié)沉積層的性質(zhì)。勃姆石溶膠可通過烷醇鋁水解和 縮合，并將所述水解產(chǎn)物與膠溶劑混合而得到。合適的烷醇鋁包括例如三仲丁醇鋁和異丙醇鋁，可用于具體的實(shí)施方案。合適的膠溶劑包括無機(jī)酸(例如硝酸、鹽酸和硫酸)和有機(jī)酸(例如乙酸)；硝酸可用于具體的實(shí)施方案。勃姆石溶膠的粒徑在約50 nm-約500 nm范圍，特別是約200 nm-約300 nm。通過精確使用水解時間和膠溶作用酸與醇鹽的比率，可控制溶膠的粒徑。在一個具體的實(shí)施方案中，勃姆石溶膠通過將三仲丁醇鋁溶解于熱水中，隨后膠溶混合物以設(shè)定粒徑而制備。硝酸用于膠溶作用步驟，并且通過摩爾濃度以及酸的量來控制顆粒。該過程導(dǎo)致3%-8%重量濃度的溶膠。用于該應(yīng)用的粒徑范圍為50 nm-500nm。用于涂布漿料的溶膠可使用0.5N硝酸制備，并且在8%濃度下設(shè)定粒徑為250nm。該產(chǎn)物隨后用作用于涂布漿料的原料。多孔氧化鋁顆?？赏ㄟ^在約800°C -約1400°C范圍的溫度下煅燒多孔氧化鋁粉末而制備。合適的氧化鋁材料為可在低溫下燒結(jié)并且具有高表面積的高度反應(yīng)性氧化鋁或氧化鋁氫氧化物，例如α -氧化鋁粉末、Y -氧化鋁粉末、假-Y氧化鋁粉末和假勃姆石，可用于制備多孔氧化鋁顆粒用于膠態(tài)懸浮體。合適的多孔氧化鋁粉末的實(shí)例包括但不限于VERSAL 氧化鋁粉末，可得自UOP，特別是VERSAL V-200、V-250和V-300。多孔氧化鋁顆粒形成用于膜的多孔結(jié)構(gòu)的模板。為了控制孔徑，首先將粉末熱加工以設(shè)定粒徑、形態(tài)和控制反應(yīng)性。熱過程可包括在氧化鋁坩鍋中敞開空氣煅燒粉末。所用的溫度范圍為250°C -1400°C。為了制造待用于水處理的膜的結(jié)構(gòu)，可將粉末在1100°C下熱處理。隨后將該經(jīng)熱處理的粉末球磨研磨，以破壞任何凝聚的顆粒。球磨研磨在pH受控的基于水的漿料中進(jìn)行。如果需要，通過加入硝酸，將PH調(diào)節(jié)至小于約8，特別是約3-約8，更特別是約3-約6，并且在具體實(shí)施方案中，至約5。使用YSZ介質(zhì)將材料在瓷料罐中球磨研磨。研磨時間在約12小時至長達(dá)96小時范圍，或直到達(dá)到期望的粒徑。典型的研磨時間為約14小時，并且 由研磨得到的膠體可含有約25-30%固體(v/v)。涂布漿料還可包括聚合物粘合劑。合適的聚合物粘合劑的實(shí)例包括但不限于聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)，特別是PVA。聚合物粘合劑用于涂布過程以幫助設(shè)定涂布漿料的流變學(xué)性質(zhì)。聚合物粘合劑同樣為成膜劑。膠體為PH為4-5的基于水的體系，因此選擇相容的聚合物。合適的PVA聚合物粘合劑的一個實(shí)例為DuPont Elvanol 75-15。聚合物可溶解于熱水中，以形成粘合劑溶液。在一些實(shí)施方案中，使用20%重量的濃度，以能夠控制涂布溶液濃度。將該材料與其它材料混合，以形成涂布漿料。涂布溶液可通過將勃姆石溶膠和氧化鋁的膠態(tài)懸浮體和任選地聚合物粘合劑混合而制造。在具體的實(shí)施方案中，涂布漿料的重量百分比可為約20%，相對于水，粘度為65。通過在再循環(huán)系統(tǒng)中，在低流速下，在中等壓力下泵送受控的時間段，該涂布漿料在載體結(jié)構(gòu)的通道的內(nèi)表面上沉積。說明性涂布循環(huán)包括在50-500 ml/分鐘下，在5-50 psi下，將漿料泵送通過通道2-30分鐘。一旦涂布循環(huán)已完成，使用真空輔助排水清除載體的通道，并且涂層在從20°C加熱至120°C的30%-100% RH室中干燥。本發(fā)明的陶瓷膜(包括不含缺陷的陶瓷膜和根據(jù)本發(fā)明的膜制造方法生產(chǎn)的膜)的特征為含有具有多模態(tài)粒徑分布的氧化鋁顆粒的過濾層。過濾層為在標(biāo)稱孔徑小于約I μπι的多孔基材上布置的連續(xù)的或基本上連續(xù)的多孔氧化鋁層。連續(xù)的多孔氧化鋁層包括第一群多孔氧化鋁顆粒和在第一群的顆粒之間的空隙內(nèi)布置的第二群氧化鋁顆粒。在一些實(shí)施方案中，第二群的氧化鋁顆粒由Y-氧化鋁組成。多孔基材可包括多孔載體層、中間層和不是由涂布漿料形成的層的過濾層，或者僅包括多孔載體層，和中間層或過濾層中的任一個。連續(xù)的多孔氧化鋁層可在有缺陷的膜的空隙內(nèi)布置。第一群顆粒的中值粒徑小于第二群顆粒的中值粒徑，為約100分之一，特別是約10分之一，更特別是約5分之一。在一些實(shí)施方案中，第二群的中值粒徑在約5 nm-約500nm范圍，和在其它實(shí)施方案中，為約50 nm-約300 nm。第一群顆粒的中值粒徑在約300nm-約2000 nm范圍。連續(xù)的多孔氧化招層的最大標(biāo)稱孔徑在約100 nm-約800 nm范圍，而最小標(biāo)稱孔徑在約2 nm-約10 nm范圍。多孔氧化鋁層的厚度可在約3 μπι-約21 μ m范圍，特別是約6 μ m_約12 μπι。第一群顆粒的體積百分比可小于第一和第二群的總體積的約30%，特別是小于總體積的約15%。通過本發(fā)明的方法制備的陶瓷膜可用于水處理，特別是用于使由蒸汽輔助的重力鉆探(SAGD)過程得到的水去油。在另一方面，本發(fā)明涉及使水去油的方法；所述方法包括:提供從油/水收集井聚集的油/水混合物，將油從油/水混合物中分離以得到油產(chǎn)物和產(chǎn)生的含有油的水，和通過陶瓷膜過濾產(chǎn)生的水。用于處理水作為SAGD過程的一部分的方法的細(xì)節(jié)描述于 US 6, 733, 636 ；US 7, 077, 201 ；US 7, 150, 320 ；US 2005/0279500 和 US2006/0032630，各自通過引用而全文結(jié)合到本文中。
實(shí)施例實(shí)施例1
使用水解/縮合反應(yīng)制備勃姆石溶膠。將高純度水(11.4升)加熱至85°C。接著將1.8升97%三仲丁醇氧化鋁(ATSB)緩慢逐滴加入到熱水中。加入的時間段為I小時45分鐘。讓混合物在90°C下回流2小時。隨后使用65 ml直接加入到溶液中的IN硝酸使混合物膠溶化。在95°C 下回流12小時期間發(fā)生膠溶過程。隨后清理該混合物，以使用離心將較大的顆粒與溶液分離。所得到的溶液為含有250-300nm勃姆石顆粒的8%重量溶膠。所用的基礎(chǔ)粉末為VERSAL 250氧化鋁，為UOP LLC的產(chǎn)品。根據(jù)賣主，Versal250粉末為假勃姆石并且具有320 m2/g表面積。將粉末在1100°C下煅燒4小時。使用5 mm直徑TZP氧化鋯研磨介質(zhì)和18ΜΩ水，在研磨罐中制備60wt%漿料。調(diào)節(jié)pH并通過在研磨期間定期加入硝酸，保持PH為5。研磨漿料，直至中值粒徑為約I ym。將PVA (DuPont Elvanol 75-15)溶解于水中，以制備粘合劑的20%重量溶液。將粉末緩慢加入到120°C水中，并在250 rpm下攪拌以助于溶解。隨后將溶液粗略過濾。載體結(jié)構(gòu)為800 nm標(biāo)稱孔徑、19-通道氧化招多孔載體結(jié)構(gòu)，由Inopor GmbH制造。在受控的背壓下，使用再循環(huán)流，在通道的內(nèi)部直徑上沉積涂層。進(jìn)料漿料包含以下成分:620 ml勃姆石溶液、740 ml VERSAL 250氧化鋁漿料、1570 ml 20% PVA溶液和2270ml的過量水。使用攪動混合器將這些成分混合，并泵送通過載體結(jié)構(gòu)的主體。涂布漿料壓力為15 psi，流速為225 ml/分鐘，時間為6分鐘。一旦涂布循環(huán)完成，使用真空輔助過程將剩余的涂布漿料排走。膜隨后在室溫、80% R.H.室中干燥72小時。最后，將干燥的涂層在600°C下熱加工4小時。實(shí)施例2
使用水解/縮合反應(yīng)制備勃姆石溶膠。將高純度水(11.4升)加熱至85°C。接著將1.8升97%三仲丁醇氧化鋁(ATSB)緩慢逐滴加入到熱水中。加入的時間段為I小時45分鐘。讓混合物在90°C下回流2小時。隨后使用35 ml直接加入到溶液中的IN硝酸使混合物膠溶化。在95°C下回流12小時期間發(fā)生膠溶過程。隨后清理該混合物，以使用離心將較大的顆粒與溶液分離。所得到的溶液為含有500-800 nm勃姆石顆粒的8%重量溶膠。所用的基礎(chǔ)粉末為TM-DAR，為Taimei Chemicals C0.，LTD的產(chǎn)品。根據(jù)賣主，TM-DAR粉末為α-氧化鋁并且具有14.5 m2/g表面積。使用5 mm直徑TZP氧化鋯研磨介質(zhì)和18ΜΩ水，在研磨罐中制備70wt%漿料。調(diào)節(jié)pH并通過在研磨期間定期加入硝酸，保持pH為4。研磨漿料，直至中值粒徑為約300 nm。將PVA (DuPont Elvanol 75-15)溶解于水中，以制備粘合劑的20%重量溶液。將粉末緩慢加入到120°C水中，并在250 rpm下攪拌以助于溶解。隨后將溶液粗略過濾。載體結(jié)構(gòu)為800 nm標(biāo)稱孔徑、19-通道氧化招多孔載體結(jié)構(gòu)，由Inopor GmbH制造。在受控的背壓下，使用再循環(huán)流，在通道的內(nèi)部直徑上沉積涂層。進(jìn)料漿料包含以下成分:2890 ml勃姆石溶液、850 ml TM-DAR氧化鋁漿料、816 ml 20% PVA溶液和644 ml的過量水。使用攪動混合器將這些成分混合，并泵送通過載體結(jié)構(gòu)的主體。涂布漿料壓力為5psi，流速為375 ml/分鐘，時間為20分鐘。一旦涂布循環(huán)完成，使用真空輔助過程將剩余的涂布漿料排走。膜隨后在室溫、80% R.H.室中干燥72小時。最后，將干燥的涂層在600°C下熱加工4小時。實(shí)施例3
使用水解/縮合反應(yīng)制備勃姆石溶膠。將高純度水(11.4升)加熱至85°C。接著將
1.8升97%三仲丁醇氧化鋁(ATSB)緩慢逐滴加入到熱水中。加入的時間段為I小時45分鐘。讓混合物在90°C下回流2小時。隨后使用350 ml直接加入到溶液中的IN硝酸，使混合物膠溶化。在95°C下回流12小時期間發(fā)生膠溶過程。隨后清理該混合物，以使用離心將較大的顆粒與溶液分離。所·得到的溶液為含有60-70 nm勃姆石顆粒的8%重量溶膠。所用的基礎(chǔ)粉末為CATAPAL 200。根據(jù)賣主，CATAPAL 200粉末為勃姆石并且具有100 m2/g表面積。將粉末在800°C下煅燒4小時。使用5 mm直徑TZP氧化鋯研磨介質(zhì)和18ΜΩ水，在研磨罐中制備20wt%漿料。調(diào)節(jié)pH并通過在研磨期間定期加入硝酸，保持pH為4。研磨漿料，直至中值粒徑為約2 μπι。將PVA (DuPont Elvanol 75-15)溶解于水中，以制備粘合劑的20%重量溶液。將粉末緩慢加入到120°C水中，并在250 rpm下攪拌以助于溶解。隨后將溶液粗略過濾。載體結(jié)構(gòu)為800 nm標(biāo)稱孔徑、單一通道氧化鋁多孔載體結(jié)構(gòu)(Ino&p M800)，由Hyflux LTD制造。在受控的背壓下，使用再循環(huán)流，在通道的內(nèi)部直徑上沉積涂層。進(jìn)料漿料包含以下成分:227 ml勃姆石溶液、1674 ml CATAPAL 200氧化鋁漿料、2527 ml 20% PVA溶液和772 ml的過量水。使用攪動混合器將這些成分混合，并泵送通過載體結(jié)構(gòu)的主體。涂布漿料壓力為15 psi，流速為60 ml/分鐘，時間為10分鐘。一旦涂布循環(huán)完成，使用真空輔助過程將剩余的涂布漿料排走。膜隨后在室溫、80% R.H.室中干燥72小時。最后，將干燥的涂層在500°C下熱加工4小時。實(shí)施例4
使用水解/縮合反應(yīng)制備勃姆石溶膠。將高純度水(11.4升)加熱至85°C。接著將950 ml 97%三仲丁醇氧化鋁(ATSB)緩慢逐滴加入到熱水中。加入的時間段為I小時45分鐘。讓混合物在90°C下回流2小時。隨后使用120 ml直接加入到溶液中的IN硝酸使混合物膠溶化。在95°C下回流12小時期間發(fā)生膠溶過程。隨后清理該混合物，以使用離心將較大的顆粒與溶液分離。所得到的溶液為含有130-160 nm勃姆石顆粒的8%重量溶膠。所用的基礎(chǔ)粉末為VERSAL B氧化招，為UOP LLC的產(chǎn)品。根據(jù)賣主，VERSAL B粉末為三羥鋁石并且具有370 m2/g表面積。將粉末在1400°C下煅燒4小時。使用5 mm直徑TZP氧化鋯研磨介質(zhì)和18ΜΩ水，在研磨罐中制備25wt%漿料。調(diào)節(jié)pH并通過在研磨期間定期加入硝酸，保持PH為5。研磨漿料，直至中值粒徑為約I ym。將PVA (DuPont Elvanol 75-15)溶解于水中，以制備粘合劑的20%重量溶液。將粉末緩慢加入到120°C水中，并在250 rpm下攪拌以助于溶解。隨后將溶液粗略過濾。載體結(jié)構(gòu)為200 nm、單一通道氧化招多孔載體結(jié)構(gòu)(InoCep M800),由HyfluxLTD制造。在受控的背壓下，使用再循環(huán)流，在通道的內(nèi)部直徑上沉積涂層。進(jìn)料漿料包含以下成分:1590 ml勃姆石溶液、3160 ml CATAPAL 200氧化鋁漿料、450 ml 20% PVA溶液。使用攪動混合器將這些成分混合，并泵送通過載體結(jié)構(gòu)的主體。涂布漿料壓力為20 psi，流速為40 ml/分鐘，時間為4分鐘。一旦涂布循環(huán)完成，使用真空輔助過程將剩余的涂布漿料排走。膜隨后在室溫、80% R.H.室中干燥72小時。最后，將干燥的涂層在800°C下熱加工4小時。雖然本文僅說明和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到許多修改和變化。因此，應(yīng)理解的是，所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)范圍內(nèi)的所有這些修改和 變化。
權(quán)利要求
1.一種用于制造不含缺陷的陶瓷膜的方法，所述方法包括: 提供具有約50 μ m或更小直徑的空隙的有缺陷的陶瓷膜； 在空隙的內(nèi)表面上沉積涂布漿料；和 在約400°C _800°C范圍的溫度下燒結(jié)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述沉積涂布漿料的步驟包括在壓力下通過膜的通道泵送涂布漿料受控的時間段。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂布漿料以50-500ml/分鐘范圍的速率泵送通過通道。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂布漿料以約5-約50psi范圍的壓力泵送通過通道。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂布漿料泵送通過通道約2-約30分鐘范圍的時間。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述燒結(jié)溫度在約450°C-約600°C范圍。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂布漿料包括勃姆石溶膠、多孔氧化鋁和聚合物粘合劑。
8.一種不含缺陷的陶瓷膜，所述陶瓷膜通過權(quán)利要求1的方法制備。
9.一種用于制造陶瓷膜的方法，所述方法包括: 提供多孔載體，所述多孔載體具有至少一個延伸通過所述多孔載體的內(nèi)部通道并且具有由多孔壁限定的表面； 在至少一個內(nèi)部通道的表面上沉積涂布漿料；和 在約400°C _800°C范圍的溫度下燒結(jié)； 其中所述涂布漿料包含勃姆石溶膠和多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述涂布漿料另外包含聚合物粘合劑。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述涂布漿料通過將勃姆石溶膠、多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體和聚合物粘合劑的水性分散體混合而制備。
12.權(quán)利要求9的方法，其中所述勃姆石溶膠通過水解烷醇鋁以形成水解產(chǎn)物，并將所述水解產(chǎn)物與膠溶劑混合而制備。
13.權(quán)利要求9的方法，其中所述膠溶劑為硝酸。
14.權(quán)利要求9的方法，其中勃姆石溶膠的粒徑在約50nm-約500 nm范圍。
15.權(quán)利要求9的方法，其中勃姆石溶膠的粒徑在約200nm-約300 nm范圍。
16.權(quán)利要求9的方法，其中所述多孔氧化鋁通過在約800°C-約1400°C范圍的溫度下煅燒多孔氧化鋁粉末而制備。
17.權(quán)利要求16的方法，所述方法另外包括在小于約8的pH下，用水研磨經(jīng)煅燒的粉末。
18.權(quán)利要求9的方法，其中所述聚合物粘合劑為聚乙烯醇。
19.一種陶瓷膜，所述陶瓷膜通過權(quán)利要求9的方法制備。
20.一種陶瓷膜，所述陶瓷膜包含: 具有小于約I μ m的標(biāo)稱孔徑的多孔陶瓷基材；和 在基材上直接布置的連續(xù)的多孔氧化鋁層， 并且包含第一群多孔氧化鋁顆粒和在第一群的顆粒之間的空隙內(nèi)布置的第二群氧化招顆粒；第二群的中值粒徑在約5-約500 nm范圍；和 第一群的中值粒徑小于第二群顆粒的中值粒徑，為約100分之一。
21.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中所述連續(xù)的多孔氧化鋁層的最大標(biāo)稱孔徑在約100nm-約800 nm范圍。
22.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中所述多孔氧化鋁層的最小孔徑在約2nm-約10 nm范圍。
23.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中多孔氧化鋁層的厚度在約3μπι-約21 μπι范圍。
24.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中第一群顆粒的體積百分比小于第一和第二群的總體積的約30%。
25.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中第二群顆粒的中值粒徑在約50nm-約300 nm范圍。
26.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中第一群顆粒的中值粒徑小于第二群顆粒的中值粒徑，為約10分之一。
27.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中第一群顆粒的中值粒徑在約300nm-約2000 nm范圍。
28.權(quán)利要求20的陶瓷膜，其中所述第二群的氧化鋁顆粒包括Y-氧化鋁。
29.一種用于使水去油的方法，所述方法包括: 提供從油/水收集井聚集的油/水混合物； 將油與所述油/水混合物分離，以得`到油產(chǎn)物和產(chǎn)生的含有油的水；和 通過權(quán)利要求20的陶瓷膜過濾產(chǎn)生的水。
全文摘要
用于制造陶瓷膜的方法包括提供多孔基材，所述多孔基材具有至少一個延伸通過所述多孔基材的內(nèi)部通道并且具有由多孔壁限定的表面；在內(nèi)部通道的表面上沉積涂布漿料；和燒結(jié)。用于所述方法的燒結(jié)溫度在約400℃-800℃范圍。用于所述方法的涂布漿料包括勃姆石溶膠和多孔氧化鋁顆粒的膠態(tài)懸浮體。
文檔編號B01D71/02GK103249474SQ201180060690
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者K.P.麥克沃伊, N.E.安托利諾, R.S.哈格頓, A.Y.庫 申請人:通用電氣公司