无机陶瓷膜在纳米粉体材料生产中的应用

无机陶瓷膜在纳米粉体材料生产中的应用

黄作

广西晶联光电材料有限责任公司

摘要：本文首先对制作纳米粉体材料的方法进行了阐述，目前经常使用的主要有两种：化学法和物理法，化学法由于其独特的优势已经得到了广泛的应用。之后对纳米粉体材料制作过程中无机陶瓷膜的应用进行了分析阐述。然后探讨了三个无机陶瓷膜洗涤纳米粉体材料的实验，分别是无机陶瓷膜洗涤纳米氧化锆粉体材料、无机陶瓷膜洗涤纳米高岭土粉体材料、无机陶瓷膜洗涤纳米氧化铟粉体材料。最后以无机陶瓷膜洗涤纳米氧化锆粉体材料为例，对其运行成本进行了计算。通过以上各个方面的分析和阐述，希望能够为以后相关方面的研究提供一些参考。

关键词：无机陶瓷膜；纳米粉体材料；生产

当前，有很多种制作纳米粉体材料的方法，根据制作纳米粉体技术性质的不同，主要分为化学法和物理法这两种制作方法。化学法制作纳米粉体材料比较复杂，需要正在一定的控制条件下，将分子或者更小的原子重新凝聚成一种新的粒子，同时要保证形成的粒子具有一定的尺寸和形状。而物理法就相对比较简单，只需要将一些固体块粉碎加工成超细粉体就可以了。制作纳米粉体材料使用物理法虽然操作起来比较简单，但是其缺点也很明显主要表现在粉体的颗粒不均匀，质量比较差。而化学法与之相比则表现出了比较大的优势，无论是在效率、能耗方面，还是在质量方面，化学法都要优于物理法。因此，如今工厂中制作纳米粉体材料通常都是采用化学法。直接沉淀法、均匀沉淀法等是化学法制作纳米粉体材料常用的方法[1]。

1.纳米粉体材料制作过程中无机陶瓷膜的应用

使用化学法生产纳米级超细粉体，需要反复的洗涤超细产品浆料，从而能够将其中的杂质离子有效的去除，使产品的纯度得到显著的提高。但是板框过滤和高速离心等传统的洗涤方法对那些具有很好分散性的纳米级粒径粉体体系却无法发挥出十分有效的作用，存在着一些比较明显的缺点，例如：洗涤水量大、粉体容易跑料等。而新型的固液分离元件无机微孔陶瓷膜能够有效的解决这些问题，其优点十分明显，例如：具有很高的分离精度、能够非常稳定的运行等等。无机陶瓷膜利用“错流过滤”技术能够在膜内持续性的循环流动超细粉体浆料，而浆料中的超细粉体颗粒能够被无机陶瓷膜超精密的膜层完全截留，与此同时可以顺利的渗出含杂质离子的水溶液，之后再采取措施清除水溶液中杂质离子，通常情况下在浆料中添加纯水反复的进行过滤洗涤就能够有效的去除其中的杂质离子，从而使产品的纯度得到显著的提高。

2.无机陶瓷膜洗涤纳米粉体材料实验

2.1无机陶瓷膜洗涤纳米氧化锆粉体材料

本实验所采用的无机陶瓷膜规格为：膜面积零点零五平方米，孔径为五十纳米。检测实验结果后发现，可溶性杂质离子在浆液中取得了良好的分离效果，并且以国标自来水为标准，其中的氯离子也完全达标。浆料的酸碱度水平也有比较明显的下降，由原来的十降至六点五。同时实验结果还表明无机陶瓷膜一直保持着稳定的进出口压力，而且渗透液通量的波动也很稳定未发现有较大的起伏，这说明陶瓷膜可以稳定有效的处理这种纳米氧化锆粉体浆料。这也很容易应用在工业生产过程中[2]。

2.2无机陶瓷膜洗涤纳米高岭土粉体材料

本实验中所采用的无机陶瓷膜规格为：膜面积零点三平方米，孔径一千二百纳米，利用这种陶瓷膜来洗涤纳米高岭土粉体材料。根据相关的实验结果表明，无机陶瓷膜一直保持着非常稳定的进出口压力，并且渗透液通量的波动也非常的稳定没有较大的起伏，这说明陶瓷膜能够稳定有效的处理这种纳米高岭土粉体材料。但是其平均通量没有达到理想水平，这会导致在工业生产中需要花费较长的时间来进行浓缩，并且在浓缩方面还具有一定的技术难度[3]。

2.3无机陶瓷膜洗涤纳米氧化铟粉体材料

本实验中所采用的无机陶瓷膜规格为：膜面积零点四二平方米，孔径五十纳米，使用这种陶瓷膜洗涤纳米氧化铟粉体材料后可以发现CI—浓度已经由0.13mol/L一直下降到了100mg/L以下，同时酸碱度从原来的一已经上升到了七左右。另外根据实验结果，还可以发现无机陶瓷膜一直保持着非常稳定的进出口压力，而且渗透液通量的波动也很稳定未发现有较大的起伏，这说明陶瓷膜可以稳定有效的处理这种纳米氧化铟粉体材料，并且其平均通量也达到了比较理想的水平，可以很容易的应用在工业生产中[4]。

3.运行成本

成本计算所选用的对象为纳米氧化锆粉体材料，假设需要处理的重量为一吨，以现有的样板工程来计算最终的运行成本。计算结果表明处理一吨纳米氧化锆材料的运行成本大约为十二元，运行费用主要是两个方面，即纯水和消耗的电力。

结束语：

综上所述，各种粉体材料的粒径都非常的小，大多是微米和纳米的级别。由于这个原因，制作粉体材料的机械设备在各个方面都有着很高的要求，而在洗涤工序中采用无机陶瓷膜无论是在过滤上还是在分离上都有着传统工艺无法比拟的优势，最为直接的体现就是无机陶瓷膜的膜孔径的选择范围在五纳米到两微米之间。从以上三个实验以及现实中的实际工程来看，在纳米粉体的洗涤生产过程中应用无机陶瓷膜不仅作用非常明显，而且还能够使投入的生产成本大大降低。当今纳米材料产业正在快速的发展，在未来的各个行业中将会越来越广泛的使用无机陶瓷膜。

参考文献：

[1]张峰,许志龙,邢卫红.膜技术用于微纳粉体制备的研究进展[J].膜科学与技术,2016,36(1):114-121.

[2]张新欢,夏圣骥.新型纳米SiO2陶瓷膜和聚合物膜对有机物去除的比较[J].水处理技术,2015(4):20-24.

[3]杜红霞,杨海燕,王俊新.陶瓷膜错流过滤技术在舰船空气净化中的应用[J].船海工程,2017,46(3):84-87.

[4]孟仙,邓橙,朱孟府,等.纳米氧化镁表面修饰制备荷正电微孔陶瓷膜及其性能研究[J].材料导报,2017,31(6):16-20.