1.本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种新型平板陶瓷微滤膜。
背景技术：2.微滤技术是利用微滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下，以多孔材料为分离介质将溶液中各组分分离的过程。应用于水处理中，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能通过，利用这种微孔的筛分机理，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。由于微滤膜分离技术具有操作压力低、绿色环保、无副产物，已经被广泛应用于水处理、医药、食品、油漆、生物技术等行业。
3.微滤膜根据成膜材料分为有机高分子膜、陶瓷膜和金属膜，然而在工业化应用中三类膜均存在缺陷：如有机高分子膜存在不耐酸碱腐蚀、抗高温高压性能差、不耐有机溶剂等问题；陶瓷膜存在机械强度差以及难以焊接的问题；金属膜存在抗高温氧化性差与抗酸碱腐蚀性能差的问题，极大地限制了三类膜的广泛应用。
4.目前关于微滤膜的研究仍然是基于对现有材料进行表面改性处理，从而提高膜材料强度、抗污染、以及抗酸碱腐蚀等性能，但效果甚微。因此，针对上述问题，本发明提出一种新型的平板陶瓷微滤膜及其制备方法。
技术实现要素：5.(一)发明目的
6.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新型平板陶瓷微滤膜，以解决陶瓷微滤膜在使用及制备上现存的问题，简化陶瓷微滤膜的制备工艺，使其能够连续性生产，降低成本。
7.(二)技术方案
8.为达到上述技术目的，本发明一方面提供了一种新型平板陶瓷微滤膜：
9.其包括位于中间的微孔功能层以及位于两侧的梯度对称多孔层，所述梯度对称多孔层的孔隙率由内侧向外侧呈现出递增趋势，所述微孔功能层的孔径为0.08
–
12μm，厚度为45-55μm，所述梯度对称多孔层的孔径均大于9μm，厚度为450-1200μm。
10.优选的，所述微孔功能层的孔径为0.1
–
10μm，厚度为50μm，所述梯度对称多孔层的孔径均大于10μm，厚度为500-1000μm。
11.另一方面，我们提供一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，包括以下制备步骤：
12.步骤一：将陶瓷粉体、分散剂和去离子水混合球磨5-10h，再依次加入粘结剂、增塑剂、除泡剂继续球磨10-12h，经过筛除泡处理，得到流延浆料1；
13.步骤二：将陶瓷粉体、造孔剂、分散剂和去离子水混合球磨5-10h，再依次加入粘结剂、增塑剂、除泡剂继续球磨10-12h，经过筛除泡处理，得到的多孔层流延浆料；一共制备三种添加不同比例的造孔剂的多孔层流延浆料，其中造孔剂的添加量用占陶瓷粉体质量百分
比确定，分别为添加20wt％造孔剂的流延浆料2、添加30wt％造孔剂的流延浆料3以及添加40wt％造孔剂的流延浆料4；
14.步骤三：将步骤一和步骤二所制得的4种流延浆料，采用水基流延法制备成4种膜生胚，依次命名为生胚1、生胚2、生胚3、生胚4；
15.步骤四：将步骤三所制备得4种膜生胚，按照生胚4、生胚3、生胚2、生胚1、生胚2、生胚3、生胚4依次层叠，之后采用热压法制备平板陶瓷微滤膜生胚；
16.步骤五：将步骤四得到的平板陶瓷微滤膜生胚，使用马弗炉进行烧结，烧结程序分为两步，第一步缓慢升温到500-700℃保温1-2h进行排胶处理，第二步缓慢升温到1000-2000℃保温5-10h。
17.优选的，所述步骤一和步骤二中使用的陶瓷粉体包括al2o3、zr02、ti02和si02。
18.优选的，所述步骤二中添加的造孔剂包括石墨、淀粉、纤维素、聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或多种。
19.优选的，所述步骤一、二配制好的陶瓷流延浆料，其中陶瓷粉体占陶瓷流延浆料质量的40-50wt％、分散剂占陶瓷流延浆料质量的0.8-1wt％、水占陶瓷流延浆料质量的28-32wt％、粘结剂占陶瓷流延浆料质量的4-6wt％，增塑剂占陶瓷流延浆料质量的4-6wt％，除泡剂占陶瓷流延浆料质量的0.3-0.6wt％。
20.优选的，所述步骤一、二配制好的陶瓷流延浆料，其中陶瓷粉体占陶瓷流延浆料质量的40-50wt％、分散剂占陶瓷流延浆料质量的1wt％、水占陶瓷流延浆料质量的30wt％、粘结剂占陶瓷流延浆料质量的5wt％，增塑剂占陶瓷流延浆料质量的5wt％，除泡剂占陶瓷流延浆料质量的0.5wt％。
21.优选的，所述步骤二中造孔剂的添加量占陶瓷粉体质量的10-40wt％。
22.优选的，所述步骤四中采用热压法制备平板陶瓷微滤膜生胚时，操作温度在80-100℃，操作压力1-10mpa，保压时间控制在5-10min。
23.优选的，所述分散剂为tea溶液，所述粘结剂为pva粘结剂，所述除泡剂为ppg除泡剂，所述增塑剂为peg2000增塑剂。
24.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：
25.1、微孔功能层位于中间起筛分作用，两侧梯度多孔层起支撑作用，增强了微滤膜的机械强度，大大提高了膜的使用寿命。
26.2、两侧梯度多孔层对功能层起保护作用，使得微滤膜在强酸强碱等恶劣环境下长期可以保持性能稳定。
27.3、采用水基流延法结合层叠及热压技术制备得到平板陶瓷微滤膜，使得总的结构可控，且该结构中间微孔功能层薄，分离性能好。
28.4、结合其稳定的化学性能与微滤膜的再生性能，使其在各种水处理中具有较大的潜能。
29.本发明不仅可以有效控制微滤膜的孔径大小，提高微滤膜的过滤精度，还同时提高了膜的机械强度，抗酸碱腐蚀等性能，适合推杆使用。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为采用本发明制备的陶瓷微滤膜的流程图；
32.图2为本发明制备的陶瓷微滤膜的结构图；
33.图3为本发明实例1陶瓷微滤膜的扫描电镜图。
具体实施方式
34.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。
35.参照图1-3：
36.实施例一：
37.步骤一：先称取10g的α-al2o3粉体并高速研磨预处理，在研磨处理后的α-al2o3粉中添加1wt％的分散剂(tea溶液)，再添加30wt％去离子水，使用氧化锆混合球磨10h，之后再依次加入增塑剂(peg2000)4.5wt％、粘结剂(pva)4.5wt％，除泡剂(ppg)0.1wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料1；
38.步骤二：称取10g的α-al2o3粉体，并往里加入20wt％造孔剂(玉米淀粉)、2wt％的分散剂(tea溶液)，35wt％去离子水混合球磨10h，再依次加入增塑剂(peg2000)4.5wt％、粘结剂(pva)4.5wt％，除泡剂(ppg)0.1wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料2；将此步骤中造孔剂的添加量增加到30wt％，40wt％,即可得到流延浆料3与流延浆料4
39.步骤三：将步骤一和步骤二所制得的4种流延浆料，采用水基流延法制备成4种膜生胚，依次命名为生胚1、生胚2、生胚3、生胚4；
40.步骤四：将步骤三所制备得4种膜生胚，按照生胚4、生胚3、生胚2、生胚1、生胚2、生胚3、生胚4依次层叠，采用热压法制备新型的平板陶瓷微滤膜生胚，其中操作温度90℃，操作压力5mpa，保压时间控制在5min；
41.步骤五：将步骤四得到的平板陶瓷微滤膜生胚，使用马弗炉进行烧结，烧结程序分为三步，第一步室温下1℃/min升温到550℃保温2h进行排胶处理，第二步2℃/min到1250℃左右保温10h，此步是膜成型及致密化的关键，第三步1℃/min降到室温，得到新型对称结构的平板微滤膜，总厚度800μm；
42.实施例二：
43.步骤一：先称取5g的zr02粉体，并往里添加2wt％的分散剂(tea溶液)，再添加35wt％去离子水，使用氧化锆混合球磨10h，之后再依次加入增塑剂(peg2000)4.8wt％、粘结剂(pva)4.8wt％，除泡剂(ppg)0.15wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料1；
44.步骤二：称取5g的zr02粉体，并往里加入20wt％造孔剂(石墨)、2wt％的分散剂
(tea溶液)，36wt％去离子水混合球磨10h，再依次加入增塑剂(peg2000)5wt％、粘结剂(pva)5wt％，除泡剂(ppg)0.15wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料2；将此步骤中造孔剂的添加量增加到30wt％，40wt％,即可得到流延浆料3与流延浆料4。
45.步骤三：将步骤一和步骤二所制得的4种流延浆料，采用水基流延法制备成4种膜生胚，依次命名为生胚1、生胚2、生胚3、生胚4；
46.步骤四：将步骤三所制备得4种膜生胚，按照生胚4、生胚3、生胚2、生胚1、生胚2、生胚3、生胚4依次层叠，采用热压法制备新型的平板陶瓷微滤膜生胚，其中操作温度95℃，操作压力8mpa，保压时间控制在6min；
47.步骤五：将步骤四得到的平板陶瓷微滤膜生胚，使用马弗炉进行烧结，烧结程序分为三步，第一步室温下1℃/min升温到700℃保温2h进行排胶处理，第二步2℃/min到1550℃左右保温10h，此步是膜成型及致密化的关键，第三步1℃/min降到室温，得到新型对称结构的平板微滤膜，总厚度1000μm；
48.实施例三：
49.步骤一：先称取10g的ti02粉体，并往里添加1.5wt％的分散剂(tea溶液)，再添加32wt％去离子水，使用氧化锆混合球磨10h，之后再依次加入增塑剂(peg2000)4.5wt％、粘结剂(pva)4.5wt％，除泡剂(ppg)0.1wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料1；
50.步骤二：称取10g的ti02粉体，并往里加入20wt％造孔剂(聚苯乙烯微球)、2wt％的分散剂(tea溶液)，35wt％去离子水混合球磨10h，再依次加入增塑剂(peg2000)4.5wt％、粘结剂(pva)4.5wt％，除泡剂(ppg)0.1wt％，继续混合球磨12h，球磨结束后使用200目的筛网过筛，再进行真空除泡，得到流延浆料2；将此步骤中造孔剂的添加量增加到30wt％，40wt％,即可得到流延浆料3与流延浆料4
51.步骤三：将步骤一和步骤二所制得的4种流延浆料，采用水基流延法制备成4种膜生胚，依次命名为生胚1、生胚2、生胚3、生胚4；
52.步骤四：将步骤三所制备得4种膜生胚，按照生胚4、生胚3、生胚2、生胚1、生胚2、生胚3、生胚4依次层叠，采用热压法制备新型的平板陶瓷微滤膜生胚，其中操作温度85℃，操作压力6mpa，保压时间控制在8min；
53.步骤五：将步骤四得到的平板陶瓷微滤膜生胚，使用马弗炉进行烧结，烧结程序分为三步，第一步室温下1℃/min升温到450℃保温2h进行排胶处理，第二步2℃/min到1350℃左右保温10h，此步是膜成型及致密化的关键，第三步1℃/min降到室温，得到新型对称结构的平板微滤膜，总厚度1000μm。
54.上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
技术特征：1.一种新型平板陶瓷微滤膜，其特征在于，包括位于中间的微孔功能层以及位于两侧的梯度对称多孔层，所述梯度对称多孔层的孔隙率由内侧向外侧呈现出递增趋势，所述微孔功能层的孔径为0.08-12μm，厚度为45-55μm，所述梯度对称多孔层的孔径均大于9μm，厚度为450-1200μm。2.根据权利要求1所述的一种新型平板陶瓷微滤膜，其特征在于，所述微孔功能层的孔径为0.1-10μm，厚度为50μm，所述梯度对称多孔层的孔径均大于10μm，厚度为500-1000μm。3.一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一：将陶瓷粉体、分散剂和去离子水混合球磨5-10h，再依次加入粘结剂、增塑剂、除泡剂继续球磨10-12h，经过筛除泡处理，得到流延浆料1；步骤二：将陶瓷粉体、造孔剂、分散剂和去离子水混合球磨5-10h，再依次加入粘结剂、增塑剂、除泡剂继续球磨10-12h，经过筛除泡处理，得到的多孔层流延浆料；一共制备三种添加不同比例的造孔剂的多孔层流延浆料，其中造孔剂的添加量用占陶瓷粉体质量百分比确定，分别为添加20wt％造孔剂的流延浆料2、添加30wt％造孔剂的流延浆料3以及添加40wt％造孔剂的流延浆料4；步骤三：将步骤一和步骤二所制得的4种流延浆料，采用水基流延法制备成4种膜生胚，依次命名为生胚1、生胚2、生胚3、生胚4；步骤四：将步骤三所制备得4种膜生胚，按照生胚4、生胚3、生胚2、生胚1、生胚2、生胚3、生胚4依次层叠，之后采用热压法制备平板陶瓷微滤膜生胚；步骤五：将步骤四得到的平板陶瓷微滤膜生胚，使用马弗炉进行烧结，烧结程序分为两步，第一步缓慢升温到500-700℃保温1-2h进行排胶处理，第二步缓慢升温到1000-2000℃保温5-10h。4.根据权利要求3所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一和步骤二中使用的陶瓷粉体包括al2o3、zr02、ti02和si02。5.根据权利要求3所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中添加的造孔剂包括石墨、淀粉、纤维素、聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一、二配制好的陶瓷流延浆料，其中陶瓷粉体占陶瓷流延浆料质量的40-50wt％、分散剂占陶瓷流延浆料质量的0.8-1wt％、水占陶瓷流延浆料质量的28-32wt％、粘结剂占陶瓷流延浆料质量的4-6wt％，增塑剂占陶瓷流延浆料质量的4-6wt％，除泡剂占陶瓷流延浆料质量的0.3-0.6wt％。7.根据权利要求6所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一、二配制好的陶瓷流延浆料，其中陶瓷粉体占陶瓷流延浆料质量的40-50wt％、分散剂占陶瓷流延浆料质量的1wt％、水占陶瓷流延浆料质量的30wt％、粘结剂占陶瓷流延浆料质量的5wt％，增塑剂占陶瓷流延浆料质量的5wt％，除泡剂占陶瓷流延浆料质量的0.5wt％。8.根据权利要求3所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中造孔剂的添加量占陶瓷粉体质量的10-40wt％。9.根据权利要求3所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤四中采用热压法制备平板陶瓷微滤膜生胚时，操作温度在80-100℃，操作压力1-10mpa，保
压时间控制在5-10min。10.根据权利要求3至8任一项所述的一种新型平板陶瓷微滤膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂为tea溶液，所述粘结剂为pva粘结剂，所述除泡剂为ppg除泡剂，所述增塑剂为peg2000增塑剂。
技术总结本发明公开了一种新型平板陶瓷微滤膜，涉及膜分离技术械领域，其包括位于中间的微孔功能层以及位于两侧的梯度对称多孔层，所述梯度对称多孔层的孔隙率由内侧向外侧呈现出递增趋势，所述微孔功能层的孔径为0.08
技术研发人员：陈鑫智 杨静 骆家明 曾祥 申浩冉 李莎 高晶 李勇 李慧敏 邹玉浩 赵娜 翁海瑞 王晨瑶
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/5
