一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115215672A(43)申请公布日2022.10.21(21)申请号202211043180.2(22)申请日2022.08.29(71)申请人南京工业大学地址210009江苏省南京市鼓楼区新模范马路5号(72)发明人仲兆祥刘艳邹栋公衍民邢卫红李冬燕(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249专利代理师冯慧(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/64(2006.01)C04B38/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，以莫来石纤维为主体材料，同步添加烧结助剂以及活性炭、铝硅溶胶和氟化铝来制备活性粉体，借助干压成型法得到晶须膜生胚，继而通过热处理得到了非对称的莫来石晶须基陶瓷膜。莫来石为最稳定的铝硅系化合物，具有耐高温，耐化学腐蚀且机械强度高等一系列优势，以此制备的陶瓷纤维膜能够满足苛刻环境下气固分离的应用。同时由交错晶须形成的膜层，不仅减轻了内渗现象，还增加了在后续应用中与含尘气流的接触面积，提升陶瓷纤维膜对纳米级粉尘颗粒的截留性能。CN115215672ACN115215672A权利要求书1/1页1.一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：A、将不同长径比的莫来石纤维与复合烧结助剂以及成孔剂活性碳粉按一定比例研磨得到均匀的支撑体粉体，在一定量的粘结剂作用下通过干压成型法，压出生坯圆片式莫来石基支撑体；选用的具有不同长径比的莫来石纤维分别为：长径比为100的莫来石短纤维或长径比为20的莫来石纤维粉；B、将铝硅溶胶与莫来石纤维混合均匀，放入烘箱干燥后，再将复合烧结助剂、活性碳粉、氟化铝混合均匀，制备膜层的活性粉体，再加入一定质量的粘结剂混合均匀，并通过40目标准筛对大颗粒进行筛选去除，得到均匀的膜层活性粉体；C、将筛分后均匀的膜层活性粉体均匀的平铺在莫来石基支撑体上，在一定的压力下压制成型，经过干燥、煅烧，得到莫来石晶须基陶瓷纤维膜。2.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤A中所述莫来石基支撑体中各物质按以下质量比例混合：莫来石纤维：活性碳粉：复合烧结助剂=（1‑1.4）：1：（0.4‑0.8）。3.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：使用的复合烧结助剂是由高岭土和钾长石以质量比1:2的比例复配得到。4.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤B中所述制备膜层活性粉体中各物质的质量比如下：莫来石纤维：活性碳粉：复合烧结助剂：铝硅溶胶：氟化铝=1.3：1：0.5：（0.65‑1.235）：（0.56‑2.52）。5.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤A和B中选用的粘结剂均为聚乙烯醇（PVA）溶液，其中步骤A中添加量为莫来石支撑体粉体质量的8%‑12%；步骤B中添加量为膜层活性粉体质量的5%‑10%。6.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：干压成型过程中的压力为5‑8MPa，压制时间为30‑60s。7.根据权利要求1所述的一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，其特征在于：干燥、煅烧过程为：室温下静放12‑24h，然后在1300‑1500℃下烧结，升温和降温速率控制在0.5‑3℃/min；保温时间为1‑5h，其中烧结过程为密闭陶瓷容器中。2CN115215672A说明书1/5页一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备方法，是应用于气固分离的一种低成本、高性能莫来石晶须基陶瓷纤维膜的制备，属于膜材料的制备领域。背景技术[0002]面对在化工、能源、冶金等传统工业中会产生大量的高温含尘烟气，陶瓷纤维为骨架材料制备的陶瓷纤维膜因其高孔隙率、良好的透气性以及优异的耐热冲击性能被称为高温烟气过滤器高性能的理想材料之一。但是陶瓷纤维膜应用中存在的最大问题是其强度较低，颗粒内渗以及在长期的过滤除尘以及反吹清灰过程中，容易发生破损。因此开发一种具有高强度陶瓷纤维膜，在高温烟气净化领域具有广阔的应用前景。[0003]莫来石作为稳定的铝硅系化合物，具有耐高温，耐化学腐蚀，机械强度高等特性，能够满足苛刻环境下的应用需求，被认为是制备高孔隙率和高透气性陶瓷纤维过滤膜的优异材料之一。[0004]为了充分发挥莫来石晶须在陶瓷纤维膜中的作用，需要充分发挥纤维高长径比的结构优势，并对制备工艺进行优化，在密闭的系统内，通过调