烧结制度对煤矸石基支撑体的性能影响

为了实现固体废弃物高值化利用和解决陶瓷膜成本过高等问题,以固体废弃物煤矸石为骨料,Na_(2) CO_(3)为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂以及碳粉为造孔剂,利用挤压成型法和固态粒子烧结法制备低成本管式煤矸石基陶瓷膜支撑体,研究了烧结温度和保温时间对支撑体物化性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、压汞法等方法对煤矸石基支撑体的表面微观形貌、晶相组成、理化性能等进行系统表征。结果表明:支撑体的晶相组成主要为石英、钠长石、白云母;在Na_(2) CO_(3)、HPMC以及碳粉的添加量(质量分数)分别为4%、3%、15%的基础上,以及烧结温度900℃、保温2 h的条件下,制备出的支撑体综合性能最佳,此时支撑体的纯水通量为2468 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为24.96 MPa,孔隙率为43.38%,耐酸碱腐蚀率分别为4.45%、0.62%。本文的研究结果表明煤矸石基支撑体可实现固体废弃物高值化利用并获取经济效益的目的。

煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体的制备及烧结特性

为了解决陶瓷膜成本过高的问题,以煤矸石和黄土为原料,CaCO 3为造孔剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂制备煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及压汞法等方法对陶瓷膜支撑体的物化性质、表面微观形貌、物相组成等进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,支撑体内部形成新的晶相,导致支撑体的纯水通量和抗折强度增加。同时,随着保温时间的延长,颗粒熔融现象更加显著,进而降低支撑体的纯水通量但增加其抗折强度。在烧结温度为1125℃、保温时间为2 h条件下,制得的煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体综合性能较好。此时支撑体的纯水通量为9102.44 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为12.317 MPa,酸/碱质量损失率分别为6.64%/0.35%,显气孔率为38.26%,孔隙率为49%。

微滤多孔煤矸石基陶瓷膜支撑体制备及性能研究

陶瓷膜具有过滤精度高、耐强酸强碱、理化性能稳定、使用寿命长等优点被广泛应用于废水处理、气体分离等领域。支撑体作为陶瓷膜重要组成部分,可为陶瓷膜提供孔隙结构、抗折强度等。以煤矸石、黄土为主要原料,碳粉为造孔剂、羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂采用挤压成型法制备出煤矸石陶瓷膜支撑体,探究烧结温度及造孔剂含量对支撑体抗折强度、纯水通量、晶相演变,微观结构等理化性能的影响。研究结果表明,随着烧结温度的升高,支撑体的抗折强度和纯水通量逐渐上升。当烧结温度为1125℃、碳粉添加量为10 wt.%时支撑体性能最佳。此时,可制备出纯水通量为40294.69 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1),抗折强度为23.57 MPa,显气孔率为29.63%,平均孔径大小为2504.7 nm,酸/碱腐蚀率为1.63%/1.02%,孔隙率为49.9%的低成本、高性能的无机陶瓷膜支撑体。

添加剂对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响

以粉煤灰为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,分别选取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、CaCO_(3)、木炭粉为造孔剂,TiO_(2)、CaO、硼砂为烧结助剂,采用挤压成型法与固态粒子烧结法制备粉煤灰基陶瓷膜支撑体.考察造孔剂与烧结助剂的种类、添加量对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响,并对膜的纯水通量、抗折强度、微观形貌、物质组成、孔隙率和酸碱腐蚀率等性能进行表征.结果表明:木炭粉为造孔剂,TiO_(2)为烧结助剂时,所制得的粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能兼具良好的机械性能与透水性能.木炭粉最佳添加量为15%(质量分数),此时支撑体平均孔径为2.78μm,孔隙率为44.68%,纯水通量为3 280.04 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为24.02 MPa,酸、碱腐蚀率分别为0.25%和0.22%.TiO_(2)最佳添加量为4%(质量分数),此时支撑体平均孔径为1.97μm,孔隙率为44.95%,纯水通量为3303.76L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为35.84 MPa,其酸、碱腐蚀率分别为0.32%和0.17%.

烧结温度对粉煤灰--黄土基陶瓷膜支撑体的影响

探究了不同烧结温度对粉煤灰—黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响,并利用SEM、XRD等表征手段,对支撑体纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、显气孔率等性能指标进行测试分析。实验结果表明,所测试的性能指标中,除抗折强度外,纯水通量、酸碱腐蚀率、显气孔率均随烧结温度的升高而降低。烧结温度为1050℃、纯水通量为5272.42 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1)、酸腐蚀率3.123%、碱腐蚀率0.093%、抗折强度3.824 MPa、显气孔率为29.681%时,支撑体性能最佳。

Al_(2)O_(3)、TiO_(2)溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

用溶胶-凝胶法制备了Al_(2)O_(3)、TiO_(2)两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al_(2)O_(3)、TiO_(2)膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al_(2)O_(3)膜材料为γ-Al_(2)O_(3),TiO_(2)膜材料为金红石相TiO_(2);Al_(2)O_(3)、TiO_(2)陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1092.67和2983.33 L/(m^(2)·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al_(2)O_(3)、TiO_(2)陶瓷膜的渗透性能降低,但表面更为光滑平整,抗污染能力更强。