本发明属于纳滤膜制备，具体涉及一种高通量氧化锆-氧化钛复合陶瓷纳滤膜的制备方法。
背景技术：
1、陶瓷膜以其卓越的化学稳定性、高机械强度、耐高温性、抗微生物腐蚀能力和长久的使用寿命等特性，在分离技术领域赢得了广泛关注，并被广泛应用于多个工业过程。这些优点使得陶瓷膜成为处理各种流体，包括腐蚀性或高温介质的理想选择。
2、制备陶瓷膜的方法多样，包括化学气相沉积法、阳极氧化法、溶胶-凝胶法和固态粒子烧结法等。每种方法都有其特定的应用场景和技术优势。然而，在实际生产中，常用的粉体材料往往存在形貌不规则的问题。这种不规则性在颗粒烧结过程中会导致传质受力不均匀，进而引起颗粒间的团聚。团聚现象不仅会生成裂缝，还可能形成不均匀的孔结构，这将导致部分死孔或半通孔的产生，从而影响膜的分离效率和选择性。
3、烧结过程中，粉体颗粒的各向异性收缩也会对孔道结构产生不利影响。这种收缩不仅可能导致膜层内部的应力集中，还可能引起裂纹的产生，从而降低膜的完整性和机械强度。此外，各向异性收缩还会影响对孔结构的精确调控，使得获得均匀孔径分布的膜变得更加困难。
技术实现思路
1、本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高通量氧化锆-氧化钛复合陶瓷纳滤膜的制备方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种高通量氧化锆-氧化钛复合陶瓷纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)在含有有机锆醇盐和有机钛醇盐的溶液中加入甘油，于60-80℃下边搅拌边进行水解反应2-3h，接着进行固液分离，取固体重新分散于水中，加入硝酸进行胶解并使胶解后的溶液的ph值为1-2，制得zr-ti复合溶胶；上述溶液中，zr和ti的摩尔比为0.1-0.5:1；
5、(2)将步骤(1)制得的zr-ti复合溶胶放入微波水热反应装置中，填充度为50-80％，再将经预处理的陶瓷膜支撑体浸泡在微波水热反应装置内的zr-ti复合溶胶中，在0.5-2mpa压力下保温反应1-3h，冷却，制得湿态氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜；
6、(3)将步骤(2)制得的湿态氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜在10-20％的湿度下，升温至80-120℃，保温干燥2-5h，然后升温至350-500℃，保温煅烧2-5h，冷却，即得高通量氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜。
7、在本发明的一个优选实施方案中，所述有机锆醇盐为异丙醇锆或正丁醇锆。
8、进一步优选的，所述有机锆醇盐为异丙醇锆。
9、在本发明的一个优选实施方案中，所述有机钛醇盐为异丙醇钛或正丁醇钛。
10、进一步优选的，所述有机钛醇盐为正丁醇钛。
11、在本发明的一个优选实施方案中，所述有机锆醇盐为异丙醇锆或正丁醇锆，所述有机钛醇盐为异丙醇钛或正丁醇钛。
12、进一步优选的，所述有机锆醇盐为异丙醇锆，所述有机钛醇盐为正丁醇钛。
13、在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)的溶液中，所述有机锆醇盐的浓度为0.01-0.05mol/l，所述有机钛醇盐的浓度为0.1mol/l。
14、进一步优选的，所述步骤(1)的溶液中，所述甘油的终浓度为0.05mol/l。
15、在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)为：将步骤(2)制得的湿态氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜在10-20％的湿度下，以1 -3℃/min的速度升温至80-120℃，保温干燥2-5h，然后以1-5℃/min的速度升温至350-500℃，保温煅烧2-5h，冷却，即得高通量氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜
16、本发明的有益效果是：
17、1、本发明采用了溶胶-微波水热法，成功制备了zr-ti复合溶胶，并以其为基础，开发了一种高质量的氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜。本发明巧妙地结合了溶胶的精细纳米粒子制备技术和微波水热法的快速、均匀加热特性，显著提升了陶瓷纳滤膜的性能。
18、2、本发明利用溶胶-微波水热法制备的zr-ti复合溶胶，展现出晶粒细小、粒径均匀、晶型发育完整且无团聚的显著优势。这些特性对于形成均匀孔隙结构的陶瓷膜至关重要。本发明通过掺杂锆离子，不仅提高了二氧化钛纳米粒子的稳定性，而且在一定程度上牵制了tio2晶粒的长大，减缓了多孔陶瓷膜整体的致密化过程，从而有效提高了多孔陶瓷膜的孔隙率。
19、3、为了解决微波水热过程中粒子容易变大的问题，本发明特别加入了甘油添加剂，并采用了混合掺杂的方法。这不仅优化了纳米粒子的生长过程，还确保了复合膜层的均匀性和完整性。通过将氧化锆-氧化钛复合膜层直接负载在底膜上，并经过烘干和煅烧步骤，我们成功制备了无缺陷、高质量的氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜。
20、4、本发明的工艺流程具有显著的优势，包括简化的制备步骤、缩短的生产周期和提高的生产效率。与传统的溶胶-凝胶法相比，本发明避免了复杂的涂覆和烧结过程，实现了原位制备zr-ti薄膜，直接得到氧化锆-氧化钛纳滤膜层。此外，通过改性溶胶凝胶法和微波水热反应的结合，本发明能够在较短的时间内，在底材上直接负载氧化锆-氧化钛薄膜，通过烘干煅烧步骤，制备出高质量的纳滤膜。
1.一种高通量氧化锆-氧化钛复合陶瓷纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机锆醇盐为异丙醇锆或正丁醇锆。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述有机锆醇盐为异丙醇锆。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机钛醇盐为异丙醇钛或正丁醇钛。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述有机钛醇盐为正丁醇钛。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机锆醇盐为异丙醇锆或正丁醇锆，所述有机钛醇盐为异丙醇钛或正丁醇钛。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述有机锆醇盐为异丙醇锆，所述有机钛醇盐为正丁醇钛。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的溶液中，所述有机锆醇盐的浓度为0.01-0.05mol/l，所述有机钛醇盐的浓度为0.1mol/l。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的溶液中，所述甘油的终浓度为0.05mol/l。
10.如权利要求1至7中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)为：将步骤(2)制得的湿态氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜在10-20％的湿度下，以1-3℃/min的速度升温至80-120℃，保温干燥2-5h，然后以1-5℃/min的速度升温至350-500℃，保温煅烧2-5h，冷却，即得高通量氧化锆-氧化钛陶瓷纳滤膜。
