粉煤灰基陶瓷膜支撑体的制备与尺寸放大试验

选取固体废物粉煤灰作为支撑体骨料,TiO_(2)为烧结助剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,木炭粉为造孔剂,采用固态粒子烧结法制得初始陶瓷膜支撑体样品,并对其进行等比尺寸(直径)放大制备。探究支撑体尺寸放大制备中烧结温度、造孔剂添加量、尺寸(直径)放大倍数等因素对支撑体性能的影响,对物质组成、微观形貌、抗折强度、纯水通量、酸碱腐蚀率及孔径分布等性能进行表征。结果表明:最高烧结温度为1 050℃,造孔剂木炭粉添加量为15%(质量分数),放大到原尺寸(直径)的2倍时,所制得支撑体性能最佳,其内部孔隙均匀,颈型结构明显,纯水通量为4 728.26 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为25.15 MPa,中值孔径为3.06μm,孔隙率为38.56%,酸、碱质量损失率分别为0.33%、0.25%。

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%。

单相CuO与复相TiO_(2)-CuO-MgO对粉煤灰基陶瓷膜支撑体的性能影响研究

采用工业废弃物粉煤灰为主料,结合黏结剂(羧甲基纤维素CMC)、造孔剂(木炭粉),探究烧结助剂(单相:CuO;复相:TiO_(2)-CuO-MgO)在粉煤灰基陶瓷膜支撑体烧制中的作用与效应。其一探究单相烧结助剂CuO添加量对支撑体宏观理化特性(纯水通量、抗折强度、酸/碱腐蚀率)与微观结构特征(物质组成、微观形貌)的影响;其二通过正交实验研究复相烧结助剂TiO_(2)-CuO-MgO不同配比下支撑体性能表现从而得到最优制备方案。结果表明,在1050℃烧制温度下,CuO添加量为1%(质量分数)时样品性能良好,此时纯水通量:2649.577 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度:49.677 MPa,酸/碱腐蚀率:0.471%/0.107%,平均孔径2.375μm,孔隙率为45.347%;1050℃条件下,TiO_(2)-CuO-MgO配比为1.5%(质量分数)TiO_(2)、0.7%CuO、5%MgO时,样品综合性能最佳,性能数据为——纯水通量:6729.268L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度:67.454 MPa,酸/碱腐蚀率:2.964%/1.427%,平均孔径4.216μm,孔隙率为48.608%。

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%.

烧结温度及保温时间对粉煤灰-黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响

以洛川黄土、固体废弃物粉煤灰为原料,甲基纤维素(MC)为粘结剂,采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备粉煤灰-黄土基陶瓷膜支撑体。研究并分析了烧结温度和保温时间对支撑体性能的影响。结果表明:1160℃烧结2 h制得的支撑体性能最佳,其纯水通量为5576.16 L/m^(2)·h·MPa,抗折强度为33.04 MPa,酸、碱质量损失率分别为0.16%、0.07%。

多孔陶瓷膜支撑体的制备研究进展

多孔陶瓷膜支撑体是陶瓷膜制备与应用的基础。本文概述了多孔陶瓷膜支撑体主要的制备工艺及其特点;探讨了制备过程中影响多孔陶瓷膜支撑体结构及性能的因素;综述了多孔陶瓷膜支撑体研究现状,并对多孔陶瓷膜支撑体的发展趋势进行了展望。

高岭土为助烧剂制备多孔陶瓷膜支撑体

陶瓷膜分离技术广泛应用于石油化工,食品加工,生物医学,催化过滤等领域。目前,陶瓷膜的多孔支撑体主要以氧化铝为原料。为保持较小的渗透阻力,通常使用大粒径氧化铝的,其煅烧时需要很高的温度,能耗很高,导致多孔支撑体的成本很高。为降低其制备成本,本文采用以刚玉粉(W40,平均粒径为40μm)为主要原料,以高岭土,滑石等为塑性剂和助烧剂,研究了助烧剂含量、烧结温度对多孔陶瓷支撑体的抗折强度,孔隙率以及平均孔径的影响。实验结果表明:高岭土含量的增加会导致多孔陶瓷的孔径降低和抗折强度降低;加少量的烧滑石能明显降低多孔陶瓷的烧结温度;90wt%W40粉,2wt%烧滑石,8wt%高岭土,经1510℃煅烧2h后得到的多孔陶瓷的抗折强度为153.6MPa,孔隙率为29%,平均孔径为6.6μm。所得多孔陶瓷适于用作多孔陶瓷膜支撑体。

多通道陶瓷膜支撑体烧成制度的探讨

研究了陶瓷膜支撑体烧结温度与孔隙率 收缩率的关系 ,利用热重 差热分析 ,确定了陶瓷膜支撑体的烧结温度曲线。结果表明 ,在 14 5 0℃下保温 2小时制备的多通道陶瓷膜支撑体无开裂 ,机械性能完全可满足使用要求 ,所制备的支撑体可以作为载体进一步开发微滤膜或超滤膜。

溶胶-凝胶法制备TiO_2担载超滤膜

为制备完整无缺陷的ＴｉＯ２担载超滤膜，本文采用溶胶一凝胶法（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法）的颗粒法制备钛溶胶，考察了制膜液组成、膜厚度以及烧结温度对膜孔结构和性能的影响。结果发现以钛酸丁酯为溶胶前驱物，采用颗粒法，可制备粒径适宜的稳定溶胶。膜的完整性与有机添加剂的量及膜的厚度密切相关，膜的渗透通量和孔径随着烧结温度的升高而增大。本文所制备的氧化钛超滤膜的孔径为１．８－４０ｎｍ，厚度为１．５－２μｍ，纯水渗透性达６．７－８７．０×１０（－１１）ｍ·ｓ（－１）·Ｐａ（－１）。

烧结制度及造孔剂用量对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

以粉煤灰为原料,采用挤压成型和固态粒子烧结法制备管状粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体。采用TG-DSC技术对粉煤灰进行了热分析,采用SEM和XRD技术对样品的微观结构及物相组成进行了分析,并测定了样品的开孔率、抗压强度及空气渗透速率等性能指标。研究了烧结温度、保温时间和造孔剂添加量对支撑体性能的影响。结果表明:支撑体晶相组成主要为赤铁矿、红柱石和石英;烧结温度为1000℃,保温2 h,仅添加1%的粘结剂,不添加造孔剂的条件下制备出的管状支撑体综合性能最优,此时的支撑体孔隙率为44.95%,抗压强度为8.92 MPa,空气渗透速率为2.57×10~4m^3·h^(-1)·m^(-2)·MPa^(-1)。

原位反应烧结制备高强度多孔莫来石支撑体

以粘土矿物和工业氧化铝为原料,通过高温原位反应烧结工艺制备了高强度多孔莫来石支撑体。研究发现针状结构莫来石晶须的原位生成,使多孔莫来石支撑体具有较高的机械性能和良好的孔结构,孔隙率在34.1%时,其抗折强度达到110.7 MPa。开孔孔隙率随烧成温度的升高而降低,平均孔径和孔径分布及三点抗折强度则随烧成温度的升高而增大。高温下,硅铝酸盐熔融相的存在是针状莫来石晶须形成的必要条件,长石的存在起到熔融助剂的作用,为针状莫来石的形成提供了一个液相环境。

烧成制度对多孔氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

研究了多孔氧化铝陶瓷膜支撑体烧成温度与孔隙率/容重的关系,利用热重-微商热重(TG-DTG)分析,制定了支撑体的烧成曲线。结果表明,经此烧成曲线,成功烧出了孔隙率在34%以上,孔径在2.23～6.75μm之间,耐酸碱度在98%以上,机械强度高的支撑体。

CuO烧结助剂对陶瓷管支撑体性能的影响

研究了在不同烧结温度下,CuO烧结助剂对陶瓷管支撑体性能的影响,通过DSC、XRD、SEM、三点弯曲法研究了样品的物相组成、微观形貌、抗折强度以及自制装置对孔隙率进行了表征,并进行了抗酸碱性测试.研究结果表明:当烧结温度为1 100℃时,支撑体内生成CuAl2O4尖晶石相,可提高氧化铝陶瓷的机械强度(55.82MPa).在体积分数为10%HCl溶液和1mol/L NaOH溶液中质量损失分别为1.82%和0.68%.

硅藻土-莫来石复合陶瓷膜支承体的制备及表征

利用硅藻土微粒骨架孔作为孔道，以莫来石（３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２）为硅藻土微粒的粘连剂，采用溶胶凝胶烧结技术制得了硅藻土莫来石复合陶瓷膜支承体．这种膜支承体孔径集中于２μｍ左右，孔隙率约为０４，耐压强度大于４５ＭＰａ，是一种品质优良的膜支承体材料．在综合考察其制备工艺过程和条件的基础上，提出了一个新的复合陶瓷膜支承体烧制模型．

湿化学法制备多通道ZrO_2超滤膜

采用孔径为200 nm的多通道ZrO2膜为底膜,利用湿化学法制备小孔径ZrO2超滤膜。结合N2吸附-脱附法和X线衍射分析,考察烧结温度对膜结构的影响,确定合适的烧结温度。通过扫描电镜(SEM)表征膜形貌,采用错流过滤考察膜的渗透和分离性能。结果表明:烧结温度为600℃时可以制备完整无缺陷的ZrO2超滤膜,所制备的超滤膜具有高纯水通量,截留相对分子质量(MWCO)为20 000,对相对分子质量为43 000卵清蛋白的截留率达到95%。

烧结温度对氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

实验以α-Al_2O_3为骨料,TiO_2-MnO_2-MgO为复相烧结助剂,采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备Al_2O_3陶瓷膜支撑体,并探究烧结温度对陶瓷膜支撑体性能的影响。通过压汞法、自制纯水通量测定装置、三点弯曲法、质量损失法、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对α-Al_2O_3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、晶相变化以及表面形貌等微观结构进行分析表征。研究结果表明:TiO_2-MnO_2-MgO能显著降低α-Al_2O_3陶瓷支撑体的烧结温度,烧结温度低于800℃,无法提供足够的激活能,支撑体没有新相生成;超过1 300℃时,支撑体纯水通量随着烧结温度升高而急剧下降。当烧结温度为1 300℃时,制得的支撑体性能良好,孔隙率达到了44.84%、抗折强度为80.21 MPa、纯水通量为8 979.37 L/(m^2·h·MPa)、酸/碱腐蚀质量损失率为0.87%/1.09%。

高通量氧化铝微滤膜的制备

在前有工作基础上进一步研究了氧化铝微滤膜纯水通量影响因素及其提高方法，发现制膜液粘度对纯水通量有重要影响，提高制膜液粘度可提高膜纯水通量２～３倍．采用有机高分子溶液预涂载体可进一步提高纯水通量３０％～４０％．随烧结温度升高纯水通量先增后减．

烧结制度对添加CuO-TiO_2制备的Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响

研究以α-Al_2O_3为骨料、羧甲基纤维素(CMC)为成孔剂和黏结剂、丙三醇为润滑剂和增塑剂、CuO-TiO_2为烧结助剂,用挤压成型法制备单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体,并讨论了烧结制度对Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响.通过扫描电镜、红外光谱、热重分析仪及自制装置对Al_2O_3陶瓷膜支撑体的微观形貌、孔隙率、抗折强度及抗酸碱腐蚀性等性能进行分析表征.其结果为:孔隙率30.98%;抗折强度104.88 MPa;酸、碱腐蚀重量损失率分别为0.95%、1.31%.