本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料，具體為一種以赤泥為原料，用流延法制備可以用于油水分離的陶瓷膜

背景技術(shù)：

1、赤泥是從鋁土礦中提取氧化鋁后產(chǎn)生的固體廢棄物，2023年全球氧化鋁產(chǎn)量為1.419億噸，提取1t氧化鋁至少要產(chǎn)生1-1.5t赤泥廢渣，主要以露天和尾礦壩等方式堆放。由于其含有大量的堿金屬離子，存放時(shí)會(huì)造成土壤堿化、水污染、空氣污染等一系列環(huán)境問(wèn)題。赤泥的資源化利用已成為一個(gè)難題。

2、海洋石油泄漏事故頻繁發(fā)生，加上由于食品、鋼鐵、石油、制造業(yè)等行業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的油/水混合物產(chǎn)量的急劇增加，大量漏油事件和含油廢水的直接排放不僅破壞了生態(tài)系統(tǒng)平衡，威脅人類健康，而且造成寶貴資源的浪費(fèi)。油/水混合物的有效分離已成為全世界研究人員的一項(xiàng)緊迫挑戰(zhàn)。

3、流延成型法是一種制備陶瓷的重要技術(shù)，區(qū)別于常見(jiàn)的干壓成型，其具備可連續(xù)操作，自動(dòng)化程度高，制備的多孔陶瓷膜具有皮膚層、指狀孔層和海綿層三層非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，孔道方向上下貫通，能有效提高開(kāi)孔率。

4、現(xiàn)有的陶瓷膜面臨諸如原材料昂貴，制備方法復(fù)雜，且使用的化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染問(wèn)題。因此，采用固體廢棄物赤泥為原料制備出可以用于油水分離的陶瓷膜具有重要環(huán)保意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有問(wèn)題的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)境友好、簡(jiǎn)單易行的赤泥基多孔陶瓷膜的制備方法。赤泥不僅作為固體廢棄物成本低廉，而且成分組成與陶瓷需要的組分相近。采用流延法可以得到具有優(yōu)異三層非對(duì)稱孔結(jié)構(gòu)的赤泥基多孔陶瓷膜。

2、本發(fā)明按以下步驟進(jìn)行

3、步驟1、陶瓷配料:將赤泥、粉煤灰、sio2、al2o3按一定質(zhì)量比配成陶瓷原料；然后將配制好的原料全部轉(zhuǎn)移至氧化鋁球磨罐中，加入一定量的無(wú)水乙醇，將陶瓷原料球磨一定小時(shí)，得到均勻的陶瓷漿料。

4、步驟2、真空干燥與過(guò)篩:將步驟1得到陶瓷漿料過(guò)篩，過(guò)濾出的漿料裝充分干燥。將得到的粉體用篩網(wǎng)過(guò)濾得到赤泥基陶瓷原料。

5、步驟3、制備有機(jī)混合物溶液:將粘結(jié)劑聚醚砜(pesf)，分散劑聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和有機(jī)溶劑n-甲基吡咯烷酮(nmp)按一定質(zhì)量比混合，放入行星球磨機(jī)中勻速攪拌若干小時(shí)，得到混合均勻穩(wěn)定的聚合物混合液。

6、步驟4、制備陶瓷漿料:將步驟2制備的陶瓷原料按照一定質(zhì)量比加入到步驟3得到的聚合物混合液中，繼續(xù)球磨一定時(shí)間，得到均勻穩(wěn)定的混合陶瓷漿料，放入真空干燥箱真空脫氣至無(wú)氣泡，得到混合均勻的致密陶瓷漿料。

7、步驟5、流延成型及相轉(zhuǎn)化制備陶瓷膜坯體:將步驟4得到漿料放入流延成型機(jī)的漿料槽內(nèi)，以pet聚脂薄膜為載帶，將漿料均勻平整地涂敷在載帶上。將流延成型完畢的坯體緩慢放入凝固浴中浸泡，取出后室溫干燥一定時(shí)間，將干燥后的陶瓷膜坯體切割成圓片。

8、步驟6、固相燒結(jié):將陶瓷膜按照設(shè)計(jì)好的燒結(jié)制度在空氣氣氛下煅燒，得到多孔陶瓷膜。使用去離子水和無(wú)水乙醇交替超聲震蕩清洗后轉(zhuǎn)移至恒溫鼓風(fēng)干燥箱，經(jīng)一定時(shí)間烘干后封裝待用。

9、步驟1所述的原料赤泥，其特征在于是一種固體廢棄物且成分與陶瓷的組分相近。

10、步驟1所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(1)中原料的配比為赤泥:粉煤灰:sio2:al2o3質(zhì)量分?jǐn)?shù)比40:40:15:5。球磨的轉(zhuǎn)速為300r/min，時(shí)間為5h，加入的無(wú)水乙醇為100ml。

11、步驟2所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中的干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為12h。粉體用300目篩網(wǎng)過(guò)濾得到粒徑在48μm以下的赤泥基陶瓷原料。

12、.步驟3所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(3)中質(zhì)量比為聚醚砜:聚乙烯吡咯烷酮:n-甲基吡咯烷酮為6.5:2:41.5-51.5，攪拌時(shí)間為2h

13、.步驟4所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(4)中質(zhì)量比為原料:聚合物溶液為40-50:60-50，球磨時(shí)間為20h，轉(zhuǎn)速為400r/min。

14、.步驟5所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(5)中涂敷時(shí)刮刀高度為2mm，推桿運(yùn)動(dòng)速率為5mm/s。所述的凝固浴為去離子水，在凝固浴中浸泡12h，在室溫下干燥48h。

15、步驟6所述一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于步驟(6)中的煅燒速率為1℃/min，在600℃保溫180min，在1000℃保溫60min。在100℃下干燥24h后封裝待用。

16、.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)具有以下有益效果:

17、.以固體廢棄物赤泥和粉煤灰為原料，減少污染的同時(shí)極大的降低了成本，陶瓷膜的成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行改性，綠色環(huán)保，抗污能力好還可以重復(fù)使用。

技術(shù)特征：

1.一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：球磨的轉(zhuǎn)速為300r/min，時(shí)間為5h。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中的干燥溫度為80℃，干燥時(shí)間為12h。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中攪拌時(shí)間為2h。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(4)中球磨時(shí)間為20h，轉(zhuǎn)速為400r/min。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(5)中涂敷時(shí)刮刀高度為2mm，推桿運(yùn)動(dòng)速率為5mm/s。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(5)所述的凝固浴為去離子水，在凝固浴中浸泡12h，在室溫下干燥48h。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(6)中在100℃下干燥24h后封裝待用。

9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所制備的陶瓷膜。

技術(shù)總結(jié)
一種基于赤泥并用于油水分離的陶瓷膜及制備方法屬于無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，材料是以赤泥(16％?20％)、粉煤灰(16％?20％)、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;(6％?7.5％)、SiO<subgt;2</subgt;(2％?2.5％)為主要原料，以聚醚砜PESf(6.5％)為粘結(jié)劑、聚乙烯吡咯烷酮PVP(2％)為分散劑和N?甲基吡咯烷酮NMP(41.5％?51.5％)為有機(jī)溶劑，用流延法制備。制備方法簡(jiǎn)單、成本低，膜的三層非對(duì)稱孔結(jié)構(gòu)保證膜內(nèi)部有較高的水通量，制備出的陶瓷膜具備親水性，水下疏油性，性能穩(wěn)定，可重復(fù)利用等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：韋奇,李子健,陳文娟,李群艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8