Способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА,ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ратько Анатолий Иванович Азаров Сергей Михайлович Макатун Виктор Нестерович Китикова Наталья Владимировна Дробыш Алексей Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов, включающий прессование керамического порошка, пропитку полученной крупнопористой основы и ее термообработку, отличающийся тем, что перед пропиткой производят спекание крупнопористой керамической основы, в качестве пропитывающего средства используют 10-15 раствор олигомерного алюмофосфата, а термообработку проводят при 400-600 С. Изобретение относится к области коллоидной химии и порошковой металлургии и может быть использовано в производстве фильтрующих элементов для очистки жидких сред, в частности питьевой воды. Известен способ получения продукта для обработки воды, включающий пропитку состоящего из макрочастиц материала в растворе трехвалентного железа и сушку пропитанного материала, состоящего из макрочастиц (/ 99/01026, / 99/50182,07.10.1999). Полученный продукт уменьшает концентрацию тяжелого металла в обработанной воде. Однако срок службы известного продукта ограничен из-за изменения структуры продукта кислотосодержащей жидкостью, применяемой для его пропитки. Известен способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов, включающий прессование крупнопористой основы из керамических порошков, пропитку основы 5 -ным раствором жидкого стекла и последующее спекание пропитанной керамической основы (З-ка на изобретение 20030121, бюллетень 3,2004 г.) 9793 1 2007.10.30 Указанный способ является наиболее близким к предложенному способу по технической сущности. Недостатком известного способа является то, что полученный при этом материал для фильтровальных элементов склонен к разрушению в процессе эксплуатации. Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в том, чтобы увеличить срок службы фильтрующих элементов за счет повышения прочности материала. Согласно изобретению, поставленная задача решена следующим образом. Предложен способ получения пористого материала, преимущественно для фильтрующих элементов, включающий прессование крупнопористой основы керамических порошков, спекание основы, а также пропитку и термообработку, в котором, согласно изобретению,пропитку производят после спекания крупнопористой керамической основы, а в качестве пропитывающего средства используют раствор олигомерного алюмофосфата раствор олигомерного алюмофосфата для пропитки спеченной крупнопористой керамической основы используют в 10-15 концентрации термообработку пропитанной основы производят при температуре 400-600 . Эффект упрочнения материала возникает в результате взаимодействия раствора олигомерного алюмофосфата с поверхностными слоями керамических частиц, при котором, с одной стороны, происходит упрочнение уже имеющихся межчастичных контактов, а с другой стороны, образуются новые перемычки между частицами керамики. Таким образом, твердеющий олигомерный алюмофосфат, находящийся в порах крупнопористой основы, укрепляет существующие и образует новые многочисленные контакты, что и приводит к упрочнению материала. При этом в процессе термообработки алюмофосфатное связующее в 10-15 -ной концентрации покрывает поверхность частиц очень тонкой пленкой, не уменьшающей размер и количество пор. Пример 1 Из крупнопористого порошка фарфора прессованием и последующим спеканием изготавливают цилиндр 65 мм и длиной 300 мм. Образец имеет размер пор 250-300 мкм, пористость 32 и прочность на разрыв изнутри наружу 0,1 МПа. Затем образец из керамического крупнопористого порошка пропитывают олигомерным алюмофосфатом 12,5 -ной концентрации (по массе) и подвергают термообработке при оптимальной температуре 500 . Полученный фильтрующий элемент помещают в корпус для определения его грязеемкости, производительности и качества очистки по питьевой воде. Грязеемкость определяют как количество пропущенной воды через фильтрующий элемент до потери им производительности в 10 раз. Качество очистки воды определяют по степени задержания коллоидного железа (отношение концентрациина выходе фильтроэлемента к концентрации на входе - степень очистки). После определения фильтрующих характеристик образец промывают и разрушают на специальном стенде давлением изнутри наружу для определения прочности пористого материала. Пример 2 Для сравнения, по описанной схеме крупнопористую основу из порошка фарфора пропитывают олигомерным алюмофосфатом с концентрацией 9,5 и 15,5(по массе). После чего образец подвергают термообработке при оптимальной температуре 500 . Полученный фильтрующий элемент помещают в корпус и определяют его фильтрующие характеристики по питьевой воде. Пример 3 Для сравнения, по описанной схеме изготавливают образцы и пропитывают их олигомерным алюмофосфатом оптимальной концентрации (12,5 по массе). Затем проводят термообработку образцов при температуре соответственно 390 и 820 . Как и в предыдущих примерах, определяют фильтрующие характеристики фильтроэлементов по питьевой воде. 9793 1 2007.10.30 Затем все полученные фильтроэлементы испытывают на прочность, подвергая разрушению путем прикладывания давления изнутри наружу. Характеристики изготовленных фильтрующих элементов представлены в таблице. Сочетание режимов по примеру 1 по примеру 2 по примеру 2 по примеру 3 по примеру 3 прототип Концентрация Температура Давление разПроизводиГряземалюмофосфатно- термообработрушения,тельность,кость, м 3 го связующего,ки,МПа м 3/час 12,5 500 0,7 25 2 9,5 500 0,1 25 2 15 500 0,75 10 1 12,5 390 0,05 25 2 12,5 620 0,7 5 1,8 0,1 25 2 Как следует из таблицы, при пропитке пористого керамического материала олигомерным алюмофосфатом в заявленных концентрации раствора и температуре термообработки наблюдается увеличение прочности фильтрующего элемента в 3-6 раз при сохранении грязеемкости и производительности по сравнению с прототипом. Исследования показали,что при пропитке пористого материала олигомерным алюмофосфатом с концентрацией раствора менее 10 неорганическая пленка в зоне контакта имеет разрывы и несплошности, что не позволяет увеличить прочность фильтроэлемента в достаточной степени. Увеличение концентрации расвора олигомерного алюмофосфата более 15 создает толстую пленку, что приводит к зарастанию пор и, следовательно, к уменьшению производительности и грязеемкости фильтроэлемента. Термообработка пропитанного материала при температуре ниже 400 не обеспечивает достаточного упрочняющего эффекта. Термообработка пропитанного материала при температуре выше 800 приводит к частичному зарастанию пор, что ухудшает грязеемкость фильтроэлемента. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3