超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷制备及其连续油水乳液分离性能

以发泡-注凝工艺所制备的硅藻土多孔陶瓷为基体,借助溶剂热法原位生成的SiO_(2)微球提高硅藻土多孔陶瓷的表面粗糙度,以Capstone FS-50(CS-50)为改性剂改变多孔陶瓷的润湿状态,制备可用于油水乳液连续分离的SiO_(2)微球和CS-50共改性的超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷(SSMDPC),研究了TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的浓度对所制备改性试样微观形貌、润湿性及油水分离性能的影响。研究表明:SSMDPC在空气中和水下的油接触角最高分别可达153°和158°;其最佳制备工艺条件如下:TEOS和NH_(3)·H_(2)O加入量及CS-50溶液的掺杂量分别为5%(体积分数)和2%及5%。SSMDPC对食用油/水混合液体及食用油/水乳液(5:95,质量比)的连续分离通量和分离效率分别为162.3 kg·min^(-1)·m^(-2)和98.3%、93.7 kg·min^(-1)·m^(-2)和91.3%;SSMDPC在pH=1、pH=14、1 mol/L NaCl、^(-1)96℃及200℃的条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性,说明其在油水乳液分离方面具有广阔的应用前景。

发泡-注凝成型/表面改性制备超亲水-疏油硅藻土多孔陶瓷

先采用发泡-注凝成型法制备了硅藻土多孔陶瓷,并以此为基体,以CapstoneFS-50(CS-50)为改性剂,通过真空浸渍法制备了超亲水-疏油硅藻土多孔陶瓷,研究了烧结温度对硅藻土多孔陶瓷物相组成、显微形貌及常温物理性能及CS-50用量(质量分数)对改性硅藻土多孔陶瓷表面的油接触角及化学稳定性的影响。结果表明:随着烧结温度的升高(1 100~1 200℃),硅藻土多孔陶瓷中圆盘状硅藻土自身的多孔结构被堵塞的越来越严重,孔隙率由84.3%降至81.6%,而抗压强度从0.93 MPa增至2.01 MPa;随着CS-50用量的增大,所制备改性硅藻土多孔陶瓷的油接触角呈先增加后趋于稳定的变化趋势;当CS-50的用量为5%(质量分数)时,改性多孔陶瓷的油接触角高达138°,且其水接触角约为0°。此外,改性硅藻土多孔陶瓷在强酸、强碱以及盐腐蚀条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性能。

TiO2/硅藻土基多孔陶瓷复合材料的制备及降解甲醛性能

采用固相烧结法和低温煅烧工艺,制备了硅藻土基多孔陶瓷支承体。以四氯化钛为前驱体,采用水解沉淀法在支承体上负载纳米TiO2复合膜。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对TiO2复合膜/多孔陶瓷支承体的复合结构进行了表征;并以甲醛为降解对象,考察了TiO2复合膜的光催化性能。结果表明:纳米TiO2/硅藻土基多孔陶瓷复合膜在550℃煅烧后TiO2为锐钛矿型,平均晶粒粒径为10.9nm。在紫外光照射240min后,甲醛气体初始浓度由0.463mg/m3降至0.015mg/m3,复合材料对甲醛的去除率达到96.8%。

硅藻土光固化成型浆料和多孔陶瓷的制备

本文成功开发了用于光固化成型的树脂基硅藻土浆料,系统探讨了分散剂种类、含量及固含量对硅藻土浆料流变特性的影响,并对其作用机理进行了分析,获得了用于光固化成型的高固含量、低黏度的硅藻土浆料,并采用3D陶瓷光固化设备制备了结构复杂的硅藻土多孔陶瓷。结果表明,BYK2009为硅藻土浆料的最佳分散剂,且当分散剂相对粉体质量为3%时,浆料黏度最低。成功制备出粉体体积分数为40%的硅藻土浆料,在剪切速率为30 s^(-1)时,硅藻土浆料黏度为17.30 Pa·s。在900℃烧结时得到显气孔率为51.30%、抗弯强度为(46.28±2.63)MPa的硅藻土多孔陶瓷。本研究为光固化成型具有复杂多级孔结构的硅藻土载体提供了参考。

分散剂对硅藻土基多孔陶瓷的影响

选用不同分散剂,研究了不同分散剂含量对硅藻土基多孔陶瓷的影响.试验结果表明,六偏磷酸钠对浆料的稀释作用最好,加入量为2%时,浆料粘度是7.1 mPa.s;pH值2.6为硅藻土基多孔陶瓷浆料(不含分散剂)的等电点,由于浆料粒子相互吸引而聚集,所以浆料pH值离等电点越远,分散剂对浆料的稀释效果越好.

电气石/硅藻土基内墙砖的制备及室内甲醛净化

以硅藻土为主要原料,添加适量电气石粉和烧结助剂,采用超细湿式研磨工艺制备釉浆,并浸渍在硅藻土基多孔陶瓷表面及孔道,通过低温煅烧,制备电气石/硅藻土基内墙砖。结合X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪等手段对材料进行了表征;以甲醛气体为目标污染物,探讨了材料对其吸附和降解能力。结果表明:所制备的电气石/硅藻土基内墙砖,硅藻土原始孔结构与颗粒堆积形成的孔隙构成了有机整体;材料釉层经870℃煅烧,电气石的结构和性能并未发生改变;电气石/硅藻土基内墙砖对甲醛气体具有很好的吸附和降解能力,1 m3的环境舱内初始浓度为0.303 mg/m3的甲醛经5 h的净化,其浓度降至0.0782 mg/m3。

电气石/硅藻土基内墙砖釉层热处理温度对其结构与性能的影响

采用固相烧结和低温煅烧工艺,制备了硅藻土基多孔陶瓷支承体。以硅藻土为主要原料,在釉料里添加适量电气石和烧结助剂,结合不同的釉层热处理温度,制备了电气石/硅藻土基内墙砖。用热重–差示扫描量热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜对不同热处理温度下釉层进行了表征,探讨了热处理温度对釉层微观形貌与结构的影响。以甲醛为目标降解物,考察了釉层不同热处理温度下电气石/硅藻土基内墙砖对甲醛去除效果的影响。结果表明:随着热处理温度的提高,硅藻土原始孔洞减少,比表面积和孔隙率下降,电气石结构发生变化。850℃时材料的表面结构稍有破坏,强度较高,对甲醛的去除效果较好,1 m3的环境舱内,300 min甲醛去除率达到73.6%;升温至950℃及以上,硅藻土和电气石结构遭到破坏,材料对甲醛的吸附和降解能力下降。