粉煤灰组合物和生产粉煤灰陶瓷膜的原料以及陶瓷膜及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及一种粉煤灰组合物，以及一种含有本发明所述粉煤灰组合物的生产粉煤灰陶瓷膜的原料，以及一种使用本发明所述生产粉煤灰陶瓷膜的原料制备粉煤灰陶瓷膜的制备方法以及由该方法得到的粉煤灰陶瓷膜及其应用。


背景技术：

2.现有技术中，中空薄壁陶瓷平板膜的制备基本都采用氧化铝为原料，很难采用粉煤灰为原料制备中空薄壁陶瓷平板膜，主要问题是开裂，气孔率低，强度低，易于变形的问题难于解决。
3.虽然有研究报道采用粉煤灰为原料制备陶瓷膜，但是，存在粉煤灰利用率低，工艺复杂，制得的粉煤灰陶瓷膜的性能(气孔率、抗弯强度)差的问题。
4.例如cn103204673a公开了一种用于水处理的粉煤灰烧结材料，粉煤灰膜及填料为粉煤灰烧结形成的无机微孔材料，该方法包括：(1)粉煤灰及其配料按重量比：粉煤灰60-70，粘土20-30，炭粒10，混合研磨至80-200目，加水混湿混匀，陈化、造型，形状可做成管状，多孔状，平板状，自然干燥，通过烧结，烧结温度控制在1200-1700℃，用树叶在活化室内活化30分钟取出，使其孔径在0.1-90.0微米之间。该方法中，为了获得无机陶瓷膜的物化特性，不仅需要在配料额外加入粘土和碳粉，还需要对粉煤灰及其配料进行研磨，而且粉煤灰的用量仅为60-70，并未对粉煤灰进行充分的利用。
5.cn107115768a公开了一种以粉煤灰为主要原料的烟气脱水陶瓷膜及其制备方法，该方法包括：支撑体的制备：(1)配料：主料为粉煤灰，比例在68％以上；辅料为糊精、高粘羧甲基纤维素、甘油和高岭土，比例小于32％；(2)粉料：采用立式球磨机进行干磨4h，保证配料的均匀混合以及骨料中颗粒尺寸100目以下；(3)混料：水料比在0.25-0.28；(4)真空练泥：将混料进行4-5次真空练泥，然后密封陈腐12h，使水分混合均匀；再次真空练泥2-3次，保证坯料有一定的强度和塑形；(5)成型。同样的该方法中，不仅需要加入高岭土，也需要对配料进行研磨，除此之外，在加入粉煤灰的条件下，再额外加入高岭土，粉煤灰的利用率依然有限。
6.文献《粉煤灰基多孔陶瓷膜的制备研究》(任祥军等，材料科学与工程学报[j]，2006，24(4))中，在制备陶瓷膜的过程中，需要加入造孔剂，并且造孔剂的加入量达到20％时，得到的陶瓷膜才能满足作为过滤介质的要求。
[0007]
文献《用粉煤灰制备多孔陶瓷过滤材料的研究》(熊林等，矿冶工程[j]，2010，30(4))中，通过粉煤灰、粘结剂和造孔剂制备得到的陶瓷膜的气孔率、抗弯强度值分别为41.52％、9.37mpa，不仅陶瓷膜的性能较差，而且还需要加入35％的造孔剂。
[0008]
因此，在现有技术中采用粉煤灰为主原料制备陶瓷膜的过程中，存在粉煤灰利用率低，工艺复杂，制得的粉煤灰陶瓷膜的性能(气孔率、抗弯强度)差的问题，且很难仅通过一次烧结制备平均粒度小于1μm的陶瓷膜。


技术实现要素：

[0009]
本发明的目的在于，克服现有技术采用粉煤灰制备陶瓷膜易于开裂的技术缺陷，提供一种采用粉煤灰为主要原料，能够制备得到较高的抗弯强度、气孔率和纯水通量的陶瓷膜的制备方法。
[0010]
根据本发明的第一方面，本发明提供一种粉煤灰组合物，该组合物包括：d50依次减小的第一粉煤灰、煤基固废物和第二粉煤灰，其中，第一粉煤灰的d50为15-40μm，煤基固废物的d50为5-15μm，第二粉煤灰的d50为1-5μm。
[0011]
优选地，所述组合物中，第一粉煤灰的含量为50-75重量％，煤基固废物的含量为20-30重量％，第二粉煤灰的含量为5-20重量％。
[0012]
优选地，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中各自含有组分m，所述组分m选自tio2、cao和mgo中的至少一种，且各自以第一粉煤灰和第二粉煤灰的总重量为基准，组分m的含量为1-15重量％。
[0013]
优选地，所述组分m选自tio2、cao和mgo中的至少两种，优选为tio2和cao，且tio2和cao的重量比为1：(0.2-1.2)，优选为1：(0.5-1)。
[0014]
优选地，以所述第一粉煤灰和第二粉煤灰各自的总重量为基准，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中主要成分：al2o3的含量各自为35-70重量％，优选各自为40-60重量％；sio2的含量各自为15-60重量％，优选各自为35-50重量％；组分m的含量各自为1-15重量％，优选各自为2-10重量％。
[0015]
优选地，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量各自为50-90重量％，非球形形貌颗粒含量各自为10-50重量％。
[0016]
优选地，以所述煤基固废物的总重量为基准，所述煤基固废物中主要成分：al2o3的含量为25-50重量％，优选为30-45重量％；sio2的含量为35-70重量％，优选为40-60重量％。
[0017]
优选地，所述煤基固废物为粉煤灰、煤矸石粉、气化渣和炉底渣中的至少一种。
[0018]
根据本发明第二方面，本发明提供一种用于生产粉煤灰陶瓷膜的原料，该原料包括粉煤灰组合物、有机成型剂、增塑剂和分散剂；以原料的总重量为基准，粉煤灰组合物的含量为85-97重量％，有机成型剂的含量为1.7-8.2重量％，增塑剂的含量为1-6％，分散剂的含量为0.3-0.8重量％；所述粉煤灰组合物为本发明所述的组合物。
[0019]
优选地，所述分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、柠檬酸和柠檬酸钠中的至少一种。
[0020]
优选地，所述有机成型剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和聚阴离子纤维素中的至少一种。
[0021]
优选地，所述增塑剂为丙三醇、丙二醇、甘油、生桐油、聚乙二醇、蓖麻油、大豆油、油酸和聚乙烯醇中的至少一种。
[0022]
根据本发明第三方面，本发明提供一种制备粉煤灰陶瓷膜的方法，该方法包括：
[0023]
(1)将第二粉煤灰、分散剂和水进行混合，形成第一悬浮液；
[0024]
(2)将煤基固废物、分散剂和水进行混合，形成第二悬浮液；
[0025]
(3)将第一粉煤灰和第二悬浮液混合，形成第一混合物；
[0026]
(4)将第一悬浮液、第一混合物、有机成型剂、增塑剂混合，然后成型；
[0027]
(5)将步骤(4)成型得到的坯体进行烧结；
[0028]
其中，所述第二粉煤灰、第一粉煤灰、煤基固废物、分散剂、有机成型剂和增塑剂为本发明所述的第二粉煤灰、第一粉煤灰、煤基固废物、分散剂、有机成型剂和增塑剂。
[0029]
优选地，步骤(1)中，所述第二粉煤灰、分散剂与水的重量比为1：(0.1-0.3)：(1-2)。
[0030]
优选地，步骤(2)中，所述煤基固废物、分散剂与水的重量比为1：(0.2-0.5)：(0.5-1)。
[0031]
优选地，所述烧结的条件包括：温度为1200-1600℃，时间为1-15h。
[0032]
优选地，所述坯体的形状为具有至少一个通道的管状或者板状。
[0033]
优选地，所述管状的外径为2-50mm，通道数量为1-100。
[0034]
优选地，所述板状的宽度为10-1000mm，厚度为2-12mm，壁厚为0.5-5mm，通道数量为1-200。
[0035]
优选地，所述坯体的抗弯强度为4-10mpa，坯体弯曲度小于等于1mm。
[0036]
优选地，通道为正方形、长方形、圆形、椭圆形、多边形或三角形。
[0037]
根据本发明的第四方面，本发明提供本发明所述的方法制备得到的粉煤灰陶瓷膜，该陶瓷膜的平均孔径为0.3-5μm，最大孔径为2-8μm，容重为1.2-2g/cm3，气孔率为43-60％，抗弯强度为30-100mpa，纯水通量为3-100m3/m2·
h
·
bar，径向收缩率为4-9％。
[0038]
根据本发明的第五方面，本发明提供本发明所述的粉煤灰陶瓷膜在污水处理或气体除尘中的应用。
[0039]
使用本发明的粉煤灰原料制备陶瓷膜，该陶瓷膜在具有高气孔率的同时具有高的强度，且能够显著降低粉煤灰基陶瓷膜的收缩率，克服了粉煤灰陶瓷膜易于开裂的问题。
[0040]
本发明中，粉体不经过研磨类和球磨类工艺，能够保持粉体原有的球形形貌，使得制备的粉煤灰基陶瓷膜不仅在不添加造孔剂的条件下具有较高的气孔率，同时使得材料具有较高的强度，同时粉煤灰陶瓷膜径向线性收缩率显著降低(4-9％)，且克服了粉煤灰陶瓷膜易于开裂的问题。
[0041]
本发明有效克服了粉煤灰陶瓷膜易于开裂的问题，同时克服了常规方法为了增加气孔率添加造孔剂，一方面增加工艺难度和成本，另一方面造孔剂难于混合均匀从而造成陶瓷膜烧结后易于开裂的技术缺陷，特别地，本发明解决了目前使用粉煤灰制备陶瓷膜，为了保证陶瓷膜的抗弯强度，额外加入无机助烧剂，使得陶瓷膜气孔率低、收缩率高，特别是对于粉煤灰陶瓷膜，会显著增大收缩率，从而造成陶瓷膜烧结后产生的技术缺陷，于工业应用具有很高的价值。
[0042]
采用发明的方法和配方，可以仅通过一次烧结直接制备平均孔径在0.3-1μm的陶瓷膜。
具体实施方式
[0043]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0044]
本发明提供一种粉煤灰组合物，该组合物包括：d50依次减小的第一粉煤灰、煤基固废物和第二粉煤灰，其中，第一粉煤灰的d50为15-40μm，煤基固废物的d50为5-15μm，第二粉煤灰的d50为1-5μm。
[0045]
本发明使用三种不同粒径的d50的粉煤灰原料进行配方，用于制备陶瓷膜时，粉体可以不经过研磨类和球磨类工艺，由此能够保持粉体原有的球形形貌，使得制备的粉煤灰基陶瓷膜不仅在不添加造孔剂的条件下具有较高的气孔率，同时使得材料具有较高的强度，同时粉煤灰陶瓷膜线性收缩率显著降低(径向收缩率为4-9％)，且克服了粉煤灰陶瓷膜易于开裂的问题。
[0046]
根据本发明的优选实施方式，所述组合物中，第一粉煤灰的含量为50-75重量％，煤基固废物的含量为20-30重量％，第二粉煤灰的含量为5-20重量％。
[0047]
根据本发明的优选实施方式，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中各自含有组分m，所述组分m选自tio2、cao和mgo中的至少一种，且各自以第一粉煤灰和第二粉煤灰的总重量为基准，组分m的含量为1-15重量％，由此粉煤灰组合物用于制备陶瓷膜时，能够使得制备得到的粉煤灰陶瓷膜的气孔率、抗弯强度和纯水通量等进一步地提高。
[0048]
根据本发明的优选实施方式，所述组分m选自tio2、cao和mgo中的至少两种，优选为tio2和cao，且tio2和cao的重量比为1：(0.2-1.2)，优选为1：(0.5-1)，能够使得粉煤灰组合物用于制备陶瓷膜时，使得制备得到的粉煤灰陶瓷膜的气孔率、抗弯强度和纯水通量进一步地提高。
[0049]
根据本发明的优选实施方式，以所述第一粉煤灰和第二粉煤灰各自的总重量为基准，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中主要成分：al2o3的含量各自为35-70重量％，优选各自为40-60重量％；sio2的含量各自为15-60重量％，优选各自为35-50重量％；组分m的含量各自为1-15重量％，优选各自为2-10重量％。本发明的发明人在研究中发现，采用al2o3含量高的第一粉煤灰和第二粉煤灰，特别是al2o3的含量在40-60重量％的范围内时，能够使得制备得到的粉煤灰陶瓷膜的气孔率和抗弯强度更进一步地提高。
[0050]
本发明中，所述粉煤灰中的tio2、cao、mgo、al2o3和sio2的含量各自通过x射线荧光光谱分析方法测得。
[0051]
本发明中，所述粉煤灰中除了上述所述的成分以外，还含有其它不可避免的杂质，例如，k2o、na2o和p2o5等，在此不做过多论述。
[0052]
根据本发明的优选实施方式，所述第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量各自为50-90重量％，非球形形貌颗粒含量各自为10-50重量％。由此能够使得粉煤灰组合物制备得到的粉煤灰陶瓷膜的气孔率和抗弯强度更进一步地提高。
[0053]
根据本发明的优选实施方式，以所述煤基固废物的总重量为基准，所述煤基固废物中主要成分：al2o3的含量为25-50重量％，优选为30-45重量％；sio2的含量为35-70重量％，优选为40-60重量％；优选地，
[0054]
根据本发明，所述煤基固废物指的是产生于整个煤的开采、加工、燃烧的过程的固体废弃物，例如所述煤基固废物可以为粉煤灰、煤矸石粉、气化渣和炉底渣中的至少一种。
[0055]
根据本发明第二方面，本发明提供一种用于生产粉煤灰陶瓷膜的原料，该原料包括粉煤灰组合物、有机成型剂、增塑剂和分散剂；以原料的总重量为基准，粉煤灰组合物的含量为85-97重量％，有机成型剂的含量为1.7-8.2重量％，增塑剂的含量为1-6％，分散剂
的含量为0.3-0.8重量％；所述粉煤灰组合物为本发明所述的组合物。
[0056]
本发明中，所述成型剂为有机成型剂，在本发明中，所述原料中也无需添加造孔剂，例如常用的炭黑、淀粉类粉末、碳酸钙、聚苯乙烯颗粒。优选地，本发明所述原料中不包括额外添加的无机成型剂和造孔剂。
[0057]
根据本发明的优选实施方式，所述分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、柠檬酸和柠檬酸钠中的至少一种。
[0058]
根据本发明的优选实施方式，所述成型剂为有机成型剂，例如选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚阴离子纤维素。所述甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚阴离子纤维素的粘度可以为5000-150000mpa
·
s，聚乙烯醇可以为牌号为pva-1799和/或pva-1788的聚乙烯醇。本发明中，优选地，所述聚阴离子纤维素的性能指标符合《gbt 35928-2018聚阴离子纤维素》的要求。聚丙烯酸钠的分子量可以为1000-8000。
[0059]
根据本发明，优选地，所述增塑剂为丙三醇、丙二醇、甘油、生桐油、聚乙二醇、蓖麻油、大豆油、油酸和聚乙烯醇中的至少一种。
[0060]
根据本发明第三方面，本发明提供一种制备粉煤灰陶瓷膜的方法，该方法包括：
[0061]
(1)将第二粉煤灰、分散剂和水进行混合，形成第一悬浮液；
[0062]
(2)将煤基固废物、分散剂和水进行混合，形成第二悬浮液；
[0063]
(3)将第一粉煤灰和第二悬浮液混合，形成第一混合物；
[0064]
(4)将第一悬浮液、第一混合物、有机成型剂和增塑剂混合，然后成型；
[0065]
(5)将步骤(4)成型得到的坯体进行烧结；
[0066]
其中，所述第二粉煤灰、第一粉煤灰、煤基固废物、分散剂、有机成型剂和增塑剂为本发明所述的第二粉煤灰、第一粉煤灰、煤基固废物、分散剂、有机成型剂和增塑剂。
[0067]
根据本发明的优选实施方式，步骤(1)中，所述第二粉煤灰、分散剂与水的重量比为1：(0.1-0.3)：(1-2)。
[0068]
根据本发明的优选实施方式，步骤(2)中，所述煤基固废物、分散剂与水的重量比为1：(0.2-0.5)：(0.5-1)。
[0069]
根据本发明，具体地，该方法还可以包括：在所述成型之前将混合后得到的混合料依次进行陈腐和炼泥，然后再进行所述成型。
[0070]
本发明中，所述陈腐是指将混合后得到的混合料放置在容器中一段时间，使混合料中的各组分物质分散更加均匀的过程，在本发明中，对所述陈腐条件没有具体的限定，所述陈腐的条件可以包括：温度为10-40℃，时间为24-72h。
[0071]
本发明中，对所述炼泥的条件没有具体限定，可以为手工炼泥也可以为机械真空炼泥，在本发明中，所述炼泥的目的是使得陈腐后的物料混合均匀，并且使陈腐后的物料中不存在空气。
[0072]
本发明中，所述成型可以是常规的成型方法，可以是压制成型或挤出成型。
[0073]
本发明中，优选地，所述成型得到的坯体的形状为管状或板状，进一步优选地，所述坯体的形状为具有至少一个通道的管状或板状。
[0074]
根据本发明，优选地，所述通道与所述坯体同轴设置。当通道的数量在2个以上时，优选地，不同通道之间各自平行。
[0075]
本发明中，优选情况下，所述管状的外径为2-50mm，通道数量为1-100。
[0076]
本发明中，优选情况下，所述板状的宽度为10-1000mm，厚度为2-10mm，壁厚为0.5-5mm，通道数量为1-200。
[0077]
本发明中，所述板状的壁厚是指板状的通道的边缘距离板状上表面或下表面的最小直线距离，所述上表面或下表面是指与板状宽度方向相互平行的表面。
[0078]
本发明中，对所述板状或管状坯体的通道形状没有具体限定，可以根据模具的具体形状进行改变，例如，所述通道横截面可以为圆形、三角形、正方形等。根据本发明的一种具体实施方式，所述通道横截面形状为圆形，优选地，所述圆形的直径为0.2-40mm。
[0079]
采用本发明所述的原料制备得到的粉煤灰陶瓷膜的坯体可以具有较大的尺寸，并且不易弯曲。根据本发明一种优选实施方式，所述管状的外径优选为30-50mm。所述坯体的尺寸与所使用的模具的挤出口的尺寸相对应，模具挤出口的尺寸改变，则坯体的尺寸也随之改变。
[0080]
本发明中，优选地，所述粉煤灰陶瓷膜的坯体的抗弯强度为4-10mpa，进一步优选为6-10mpa，优选地，所述粉煤灰陶瓷膜的坯体弯曲度小于等于1mm。在粉煤灰陶瓷膜的坯体的抗弯强度较高的情况下，有助于获得更高抗弯强度的粉煤灰陶瓷膜。
[0081]
本发明中，对所述坯体进行烧结之前，还可以对所述坯体进行干燥，优选地，所述干燥的条件包括：温度为90-120℃，时间为2-8h。
[0082]
本发明中，对所述烧结的条件没有具体的限定，所述烧结的条件优选包括：温度为1200-1600℃，时间为1-15h，进一步优选地，以5-15℃/min的升温速度升至1200-1600℃后保温1-15h。特别地，采用本发明所述的原料制备粉煤灰陶瓷膜，有利于工业化生产操作以及获得高气孔率的陶瓷膜。
[0083]
本发明提供本发明所述的方法制备得到的粉煤灰陶瓷膜，该陶瓷膜的平均孔径为0.3-5μm，最大孔径为2-8μm，容重为1.2-2g/cm3，气孔率为4360％，抗弯强度为30-100mpa，纯水通量为3-100m3/m2·
h
·
bar，径向收缩率为4-9％。
[0084]
本发明提供本发明所述的粉煤灰陶瓷膜在污水处理或气体除尘中的应用。
[0085]
本发明提供的粉煤灰陶瓷膜适用于多种类型污水的处理，例如可以为煤化工污水和电厂污水等。
[0086]
本发明中，由于所述粉煤灰陶瓷膜具有较大的气孔率，因此，在处理污水或气体时，能够有效地提高污水或气体的通量，达到提高污水或气体的处理效率和处理效果的目的。
[0087]
本发明中，采用酸腐蚀质量损失率来表示耐酸性，碱腐蚀质量损失率来表示耐碱性，其中，耐酸性和耐碱性通过《gb/t 1970-1996多孔陶瓷耐酸、碱腐蚀性能试验方法》测得。
[0088]
本发明中，优选地，在所述陶瓷膜的固体颗粒中，固体颗粒含有至少50％的球形形貌颗粒，在本发明中，所述陶瓷膜保留了粉煤灰的天然形貌，有助于进一步提高粉煤灰陶瓷膜的气孔率。
[0089]
本发明中，所述球形形貌颗粒是指球形度在0.7以上的固体颗粒。
[0090]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0091]
以下实施例中，
[0092]
粉煤灰陶瓷膜的平均孔径和最大孔径参数通过《gb/t 32361-2015分离膜孔径测试方法泡点和平均流量法》测得；
[0093]
粉煤灰陶瓷膜的纯水通量参数和抗弯强度参数各自通过《hyt 064-2002管式陶瓷微孔滤膜测试方法》测得；
[0094]
粉煤灰陶瓷膜的容重参数和气孔率参数各自通过《gb/t 1966-1996多孔陶瓷容重、显气孔率测试方法》测得；
[0095]
粉煤灰中球形形貌颗粒含量参数通过马尔文激光粒度仪ms2000测定；
[0096]
粉煤灰陶瓷膜球形形貌颗粒含量参数通过电子扫描显微镜测定，具体为：每个粉煤灰陶瓷膜样品选取5张sem照片(放大倍数为1000倍)，每张照片选取300
×
300μm的面积，测定每张照片中该区域内的球形度大于0.7的球形形貌颗粒含量，分别记为m1、m2、m3、m4和m5，其中，所述球形形貌颗粒的含量是指测定区域内的球形度大于0.7的颗粒的数量占总颗粒数量的百分数，则粉煤灰陶瓷膜球形形貌颗粒含量＝(m1 m2 m3 m4 m5)/5。其中，球形度通过显微镜进行测定，球形度＝(4
×
π
×
投影面积)/(投影周长
×
投影周长)。
[0097]
以下实施例使用的原料：第一粉煤灰(平均粒度d50 15-40μm，氧化铝含量35-70重量％，sio2的含量为15-60重量％)，第二粉煤灰(平均粒度d50 1-5μm，氧化铝含量35-70重量％，sio2的含量为15-60重量％)，煤基固废物(平均粒度d50 5-15μm，主要成分：al2o3的含量为25-50重量％，sio2的含量为35-70重量％)，分散剂(聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、柠檬酸、柠檬酸钠中的至少一种)，成型剂(选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚阴离子纤维素)，增塑剂(选自丙三醇、丙二醇、甘油、生桐油、聚乙二醇、蓖麻油、大豆油、油酸和聚乙烯醇中的至少一种)；
[0098]
配方，粉煤灰组合物中，第一粉煤灰的含量为50-75重量％，第二粉煤灰的含量为5-20重量％，煤基固废物的含量为20-30重量％；以原料的总重量为基准，粉煤灰组合物的含量为85-97重量％，有机成型剂的含量为1.7-8.2重量％，增塑剂的含量为1-6重量％，分散剂的含量为0.3-0.8重量％；
[0099]
具体见表1。
[0100]
实施例1
[0101]
(1)将第二粉煤灰、分散剂和水进行混合，形成第一悬浮液，第二粉煤灰、分散剂与水的重量比为1：0.3：1；
[0102]
(2)将煤基固废物、分散剂和水进行混合，形成第二悬浮液，煤基固废物与水的重量比为1：0.5：0.5；
[0103]
(3)将第一粉煤灰和第二悬浮液混合，形成第一混合物；
[0104]
第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量为70％，第一粉煤灰、煤基固废物和第二粉煤灰的重量比为75：20：5；
[0105]
第一粉煤灰和第二粉煤灰的成分如表1中的s1所示，煤基固废物为粉煤灰，第一粉煤灰的d50为40μm，煤基固废物的d50为15μm，第二粉煤灰的d50为5μm；分散剂为柠檬酸。
[0106]
(4)将第一悬浮液、第一混合物，有机成型剂和增塑剂混合，得到的混合原料在25℃下进行陈腐36h后，进行机械真空炼泥得到湿坯泥段，然后将湿坯泥段放入挤出机中，挤出成型，得到管状坯体a-1，通道的直径为4mm，管状的外径为40mm，通道数为19下同；有机成型剂为甲基纤维素，增塑剂为聚乙烯醇，粉煤灰组合物、分散剂、有机成型剂和增塑剂的比
例为：85:0.8:8.2:6；
[0107]
(5)将步骤(4)中得到的坯体在120℃下烘干4h，然后以5℃/min的升温速率升温至1500℃，保温10h，得到粉煤灰陶瓷膜a-1。
[0108]
测定a-1的物理性能参数以及微观形貌，物理性能参数结果如表2所示。
[0109]
实施例2
[0110]
(1)将第二粉煤灰、分散剂和水进行混合，形成第一悬浮液，第二粉煤灰、分散剂与水的重量比为1：0.1：1；
[0111]
(2)将煤基固废物、分散剂和水进行混合，形成第二悬浮液，煤基固废物与水的重量比为1：0.2：1；
[0112]
(3)将第一粉煤灰和第二悬浮液混合，形成第一混合物；
[0113]
第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量为90％，第一粉煤灰、煤基固废物和第二粉煤灰的重量比为50：30：20；
[0114]
第一粉煤灰和第二粉煤灰的成分如表1中的s2所示，第一粉煤灰的d50为15μm，煤基固废物的d50为5μm，第二粉煤灰的d50为1μm。
[0115]
(4)将第一悬浮液、第一混合物、有机成型剂和增塑剂混合，得到的混合原料在25℃下进行陈腐40h后，进行机械真空炼泥得到湿坯泥段，然后将湿坯泥段放入挤出机中，挤出成型，得到管状坯体a-2，通道的直径为4mm，管状的外径为30mm，通道数为19下同；
[0116]
分散剂为聚丙烯酸钠(数均分子量5000)，有机成型剂为聚阴离子纤维素(数均分子量5000)，增塑剂为油酸；粉煤灰组合物、分散剂、有机成型剂和增塑剂的比例为：97：0.3：1.7：1。
[0117]
(5)将步骤(4)中得到的坯体在110℃下烘干8h，然后以8℃/min的升温速率升温至1400℃，保温8h，得到粉煤灰陶瓷膜a-2。
[0118]
测定a-2的物理性能参数以及微观形貌，物理性能参数结果如表2所示。
[0119]
实施例3
[0120]
(1)将第二粉煤灰、分散剂和水进行混合，形成第一悬浮液，第二粉煤灰、分散剂与水的重量比为1：0.2：1；
[0121]
(2)将煤基固废物、分散剂和水进行混合，形成第二悬浮液，煤基固废物与水的重量比为1：0.4：0.8；
[0122]
(3)将第一粉煤灰和第二悬浮液混合，形成第一混合物；
[0123]
第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量为80％，第一粉煤灰、煤基固废物和第二粉煤灰的重量比为70：20：10；
[0124]
第一粉煤灰和第二粉煤灰的成分如表1中的s3所示，第一粉煤灰的d50为30μm，煤基固废物的d50为7μm，第二粉煤灰的d50为3μm。
[0125]
(4)将第一悬浮液、第一混合物、有机成型剂和增塑剂混合，得到的混合原料在25℃下进行陈腐50h后，进行机械真空炼泥得到湿坯泥段，然后将湿坯泥段放入挤出机中，挤出成型，得到管状坯体a-3，通道的直径为4mm，管状的外径为40mm，通道数为19下同；
[0126]
分散剂为柠檬酸钠，有机成型剂为聚乙烯醇(pva-1799)；增塑剂为丙三醇，粉煤灰组合物、分散剂、有机成型剂和塑性剂的比例为：93:0.6:3.4：3。
[0127]
(5)将步骤(4)中得到的坯体在125℃下烘干9h，然后以10℃/min的升温速率升温
至1300℃，保温12h，得到粉煤灰陶瓷膜a-3。
[0128]
测定a-3的物理性能参数，结果如表2所示。
[0129]
实施例4
[0130]
按照实施例1的方法，不同的是，挤出成型，得到板状坯体b-1，板状b-1的宽度为120mm，厚度为5mm，壁厚为1mm，通道数量为30，其余步骤均相同，得到粉煤灰陶瓷膜为a-4。
[0131]
测定a-4的物理性能参数，结果如表2所示。
[0132]
实施例5
[0133]
按照实施例1的方法，不同的是，第一粉煤灰和第二粉煤灰的成分如表1中的s4所示，tio2和cao的总含量为10％；其余步骤均相同。
[0134]
得到粉煤灰陶瓷膜为a-5。测定a-5的物理性能参数，结果如表2所示。
[0135]
实施例6
[0136]
按照实施例2的方法，不同的是，不进行分步混合，直接一步混合，即按照下述步骤混合，原料用量与实施例2相同：
[0137]
将第一粉煤灰、煤基固废物、第二粉煤灰、成型剂、分散剂和水进行混合，得到混合原料，其余步骤均相同。
[0138]
得到粉煤灰陶瓷膜为a-6。测定a-6的物理性能参数，结果如表2所示。
[0139]
对比例1
[0140]
按照实施例1的方法，不同的是，第一粉煤灰和第二粉煤灰中球形形貌颗粒含量为40％，不进行分步混合，粉煤灰组合物利用球磨工艺混合，即按照下述步骤混合，原料用量与实施例1相同：
[0141]
将第一粉煤灰、煤基固废物、第二粉煤灰、成型剂、分散剂和水进行球磨混合，得到混合原料，其余步骤均相同。
[0142]
得到粉煤灰陶瓷膜为d-1。测定d-1的物理性能参数，结果如表2所示。
[0143]
表1
[0144][0145]
表2
[0146][0147]
通过表2的结果可以看出，采用本发明所述的用于制备粉煤灰陶瓷膜的组合物制
备得到的粉煤灰陶瓷膜具有较高的气孔率、纯水通量和抗弯强度，特别地，在粉煤灰陶瓷膜的固体颗粒中，固体颗粒含有至少50％的球形形貌颗粒，本发明得到的粉煤灰陶瓷膜保留了粉煤灰的天然形貌，有助于进一步提高粉煤灰陶瓷膜的气孔率、纯水通量和抗弯强度。
[0148]
特别地，本发明所述的粉煤灰陶瓷膜优选适于处理含有固体颗粒粒径在1-3μm以上的污水或气体。d-1中的虽然纯水通量较大，但是平均孔径和最大孔径(缺陷孔径)大，气孔率低，在处理含有固体颗粒粒径在1-3μm以上的污水或气体时，会明显影响处理效果。采用本发明所述的粉煤灰陶瓷膜，在处理污水或气体时，能够有效地同时提高污水或气体的处理效率和处理效果。
[0149]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。