碳化硅纤维膜的制备及其含尘气体过滤性能

碳化硅陶瓷膜凭借其耐高温、耐腐蚀等优异性能广泛应用于含尘气体处理过程中，但是以碳化硅颗粒为原料制备的陶瓷膜孔隙率低，从而导致其气体渗透率偏小.而陶瓷纤维膜具有高孔隙率及透气性.本研究采用碳化硅纤维制备膜层，通过考察烧结温度、纤维含量、喷涂次数对膜性能的影响，最终在1 150℃下制得无缺陷的碳化硅纤维膜，该膜平均孔径为7.0μm,气体渗透率为448 m³/(m²·h·kPa).此外，该膜对PM0.3的截留率高于99.9%,过滤压降低于0.57 kPa,且具有良好的膜基结合力.     

沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响

采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺,在沉积真空度为150mbar、200mbar和250mbar的条件下分别在镍基单晶高温合金基体上制备了三种铝化物涂层,研究了沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法系统分析了三种铝化物涂层的相结构、显微形貌和化学组成。结果表明：三种沉积态铝化物涂层的相结构均为β-NiAl相,沉积真空度为200mbar的涂层样品还存在Ni_1.04Al_0.96和Ni_1.1Al_0.9双相结构;经1100℃静态氧化后,三种涂层表面均形成了Al₂O₃,β-NiAl相转变为γ′-Ni3Al相,沉积真空度为250mbar的涂层样品中γ′-Ni3Al相的峰强度最低;三种铝化物涂层的氧化增重速率分别为0.037g/(m²·h)、0.022g/(m²·h)和0.018g/(m²     

应用于油水乳液分离的结构一体化Janus膜的制备

利用亲水性高分子共聚物(PVP-VTES)在聚偏氟乙烯(PVDF)基体膜内的水解、单向偏移和热交联使膜表面呈现有效亲水性,成功制备出亲水层厚度可控、亲/疏水层“结构一体化”的Janus膜.对Janus膜的形貌结构、化学组成、润湿性等性能参数进行表征,结果表明,膜疏水底面空气中水接触角(WCA)值维持在110°,5种油滴的水下油接触角(OCA)值则快速降为0°,而亲水表面水下OCA值可高达155°.且膜表面的防污性能相对较好。将驱动压力控制在-0.09 MPa或-0.05 MPa下,使用Janus膜进行水包油(O/W)或油包水(W/O)乳液的可切换分离：针对大豆油的水包油乳液的水通量为22.88 L/(m²·h),分离效率高达93.35%,对油包水乳液的油通量为17.45 L/(m²·h),分离效率高达91.47%;针对氯仿的水包油乳液的水通量为358.81 L/(m²·h),分离效率达到95.54%,对甲苯的油包水乳液的油通量为269.21 L/(m²·h),分离效率为91.87%.相较于纯疏水膜和...     

浸渍整理对PAN预氧化纤维/芳纶复合滤料性能影响研究

通过以聚四氟乙烯(PTFE)乳液和三聚氰胺甲醛树脂(MF)为主的整理液对制备的针刺聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维/芳纶复合滤料进行浸渍处理,提高其过滤性能。研究了浸渍处理对PAN预氧化纤维/芳纶复合滤料外观形态、透气性、拉伸性能、孔径和过滤性能的影响。结果表明,浸渍处理使复合滤料纤维表面形成膜状附着物,断裂强力有所提高,复合滤料透气性和孔径均有明显减小,孔径分布窄而集中;浸渍处理后的复合滤料对不同粒径微粒过滤效率均明显提高,其中对0.3μm和0.5μm微粒过滤效率分别达到65.87%和68.63%,提高最为显著,提高率高达98.94%和85.09%,对2.5μm微粒过滤效率高达98.66%。     

表面喷涂壳聚糖溶液对聚偏氟乙烯多孔膜的结构和性能的影响

在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液膜表面喷涂壳聚糖(CS)醋酸溶液,用浸没相转变法制备PVDF多孔膜,研究CS溶液对多孔膜的结构和性能的影响并探讨了成膜机理。结果表明,随着溶液膜表面CS溶液体积的增加PVDF膜的孔隙率提高,膜表面的亲水性大幅度提高,β晶含量降低而α晶的含量提高;喷涂CS溶液前PVDF膜的上表面结构致密,喷涂CS溶液后PVDF膜上表面呈现多孔结构,其断面结构均为指状大孔结构;喷涂CS溶液的体积为2 mL、4 mL和6 mL的PVDF膜,其水通量先增加后降低,分别为683.33 L/m²·h、1121.57 L/m²·h、1171.36 L/m²·h和1029.02 L/m²·h。用不同方法制备的PVDF膜,其结构和性能不同,因为膜上表面的成膜机理不同。     

PBAT/PVA复合涂布膜阻隔性研究

目的 为改善PBAT膜的阻隔性,通过以戊二酸为交联剂改性PVA制备涂膜液,利用涂布法制备了具有高阻隔性的PBAT/PVA复合薄膜。方法 采用红外光谱、差示扫描量热仪、接触角测试仪、水蒸气透过率测试仪等对改性PVA单膜、PBAT/PVA复合膜的结构和性能进行研究。结果 表明由于戊二酸与PVA之间有一定的酯化作用,消耗PVA中部分羟基,从而提高了PVA的耐水性。戊二酸改性提高了PVA膜的疏水性,其接触角从11.3°提高到60.6°。与PBAT纯膜相比,涂覆了戊二酸的PVA涂膜液改性3 h后复合膜水蒸气透过率由647.95 g/(m²·24 h)降低到132.07 g/(m²·24 h)、氧气透过量由17 730.3 cm³/(m²·d·MPa)降低到396.6 cm³/(m²·d·MPa),证明改性3 h的PVA涂膜液对增加PBAT阻隔性最有帮助。结论 利用涂布法制备的PBAT/PVA复合薄膜具有较高阻隔性,为PBAT的广泛应用打下了基础。     

不同配体Ce-MOFs衍生的CeO2催化剂的制备及催化性能研究

通过水热合成法合成了有机配体不同的前驱体铈基金属-有机骨架,经过400℃煅烧得到CeO₂催化剂用于催化氧化甲苯,并研究了催化剂的性能。结果表明,在反应温度为180～260℃、质量空速为60000mL/(g·h)条件下,催化剂活性顺序为CeO₂-B>CeO₂-M>CeO₂-A(B、M、A分别是有机配体4,4′-联吡啶、2-甲基咪唑、2-氨基对苯二甲酸的英文首字母)。CeO₂-B在215℃对甲苯的降解率达到92.9%,在30h稳定性测试中保持优异的催化性能,其优异的催化活性得益于较大的比表面积(126.72m²/g)、孔容(0.19cm³/g)、平均孔径(5.44nm)、较高的Ce³⁺含量(19.97%)和表面化学吸附氧含量(43.63%)。X射线衍射、全自动比表面积分析仪、扫描电子显微镜、氢气-程序升温还原、X射线光电子能谱等表征证明,有机配体会影响催化剂的比表面积、孔容、孔径和粒径等物理性质。     

芳纶纳米纤维负载纳米银/二硫化钼复合气凝胶的制备及其光热性能研究

气凝胶以轻质、多孔、隔热等特性成为太阳能界面蒸发的理想基体。以芳纶纳米纤维(ANFs)为基体，通过共混掺杂和原位生长方法，制备了ANF载纳米银/二硫化钼(AgNPs@ANF/MoS₂)复合气凝胶。形貌、结构和性能分析结果表明：复合气凝胶为狭缝型多级孔结构，具有优异的压缩回弹性、低热导率[0.03W/(m·K)]和有效的光吸收(可见光区94.7%)。在5个太阳光照射下，表面温度最高可升温至67.5℃,蒸发速率高达13.9kg/(m²·h),具有非常优越的收集和转化太阳辐射的能力，同时验证了AgNPs@ANF/MoS₂复合气凝胶拥有优异的染料废水净化能力。     

多孔青铜过滤片的制备工艺及结构特性探究

开发一种工艺简单、重复性好、孔形孔径易控制、制取成本低的铜基多孔材料制备工艺是当前的研究热点之一.本文以青铜粉为原料,K_2CO_3为造孔剂,采用烧结溶解法制备多孔青铜过滤片,研究了造孔剂、烧结温度对样品孔隙率的影响,分析了烧结温度、压制压力对样品最大孔径和透气系数的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系.研究结果表明:当造孔剂体积分数为20%~40%时,所制备样品的孔隙率为22.8%~44.4%,开孔孔隙率为18.5%~37.2%;随着烧结温度的升高,样品孔隙率和透气系数下降;随着压制压力增加,最大孔径和透气系数均减小;随着样品孔隙率增大,抗压强度减小.当选择造孔剂体积分数30%、压制压力150 MPa、烧结温度800℃的工艺参数下,制备出孔隙率32.2%、最大孔径4.6μm、透气系数9.27 m~3/(h·k Pa·m~2)、压缩强度27.9 MPa的多孔青铜过滤片.     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

多孔SiC陶瓷表面的超疏水改性及其对油-固体系的分离性能

以二水醋酸锌和氨水为原料,采用化学浴沉积法在平均孔径为250 nm的多孔SiC陶瓷表面构造花状ZnO微纳结构,并用正辛基三乙氧基硅烷接枝改性.考察了Zn²⁺浓度、反应温度和反应时间对沉积在多孔陶瓷表面ZnO形貌的影响,进而考察其对多孔陶瓷表面超疏水性能的影响.对比了超疏水改性前后多孔陶瓷的表面性质及其油-固分离性能.结果表明,花状ZnO在多孔SiC陶瓷表面沉积的最佳条件是：Zn²⁺浓度为75 mmol/L,反应温度为96℃,反应时间为3 h.此时硅烷接枝改性后多孔陶瓷表面超疏水效果最好,其表面水接触角和滚动接触角分别为173°±2.5°和2.5°±1°.在油-固分离实验中,超疏水多孔SiC陶瓷对固体炭黑具有良好的截留性能,当跨膜压差为0.25 MPa时,其稳态通量为498.3 L/(m²·h).与空白样相比,通量提高了53.6%.     

GO改性高效油水分离PVDF杂化膜制备及其性能

氧化石墨烯(GO)因其具有丰富的羟基和羧基而被作为亲水改性剂应用于膜的制备.本研究通过向由聚偏氟乙烯(PVDF)与一种三嵌段共聚物(AP)组成的混合物中加入不同比例的GO,以制备具有高效油水分离性能的PVDF/AP/GO杂化膜,并考察了其对油水乳液的分离性能.研究发现,GO添加量为0.20%(质量分数)时的膜(M3)性能表现最佳,其在分离油水乳液时截留率较高(>98.9%),相对通量恢复率高于90.7%.此外,M3的纯水通量高达1 090 L/(m²·h).即使经过5次油水乳液循环过滤实验,截留率(>96%)和纯水恢复通量J_c(>879 L/(m²·h))仍然保持在非常高的水平,表现出优异的油水乳液分离性能.     

面向药材贮藏的热泵干燥系统实验研究

目的 针对药材贮藏前传统干燥处理方法效率低,药材易变质,处理能耗高,不利于药材高品质贮藏等问题,优化药材干燥处理方法至关重要。方法 采用真空低温干燥技术,设计一套以真空干燥箱为传质系统进行低温干燥的热泵干燥处理系统。系统包含基于热泵压缩机驱动的真空低温干燥系统、真空泵、变频风机等设备,通过对其进行干燥性能实验研究,分析获得热泵冷凝温度、空气入口风速以及空气入口温度对该系统干燥性能的影响。结果 在环境真空压力-40～0 kPa实验条件下,热泵真空低温干燥系统的干燥量、干燥效率、传质系数及传热系数最大值分别为3.96 kg/h、44.19%、3.75 g/(m²·s)、3.25 W/(m²·℃),析湿过程传质系数及传热系数最大值分别为44.51 g/(m²·s)及36.03 W/(m²·℃),热泵系统最大能效为6.08。对实验数据进行回归分析,得到热泵真空低温干燥系统干燥效率模型,模型计算值与实验值的最大偏差在±21%以内,平均偏差为9.18%,预测效果较好。结论 相较于常压下热泵低温干燥技术,基于真空...     

碱式碳酸镁焙烧法制备多孔氧化镁晶体

【目的】实现多孔MgO晶体的可控制备。【方法】以菱镁矿为镁源,采用水化碳化-低温水溶液法,热解Mg(HCO₃)₂溶液合成平均直径为10.0μm、平均长度为50.0μm的多孔棒状碱式碳酸镁(4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O);通过焙烧法制备多孔MgO晶体,分别探讨焙烧温度、时间对前驱体4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解率、 MgO物相组成和形貌的影响,探究4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O热分解机制。【结果】在焙烧温度为700℃、时间为3.0 h时,制得平均直径为20.0μm、平均长度为50.0μm、比表面积为76.12 m²/g的介孔棒状MgO晶体;在4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分解过程中,随着温度升高,结晶水失去,—OH的分离和C—...     

多孔阳极氧化铝膜的结构修饰研究

以5%草酸为电解液,温度控制在5℃左右,采用两步阳极氧化工艺制备出多孔氧化铝膜,在1 μm范围内获得了孔径为10～60nm的多孔结构.通过原子力显微技术分析氧化时间及热处理条件对多孔氧化铝膜结构的影响,阳极氧化3h后,在0.3μm2范围内获得了有序的纳米孔阵列,当氧化时间延长至24h,有序孔阵列范围增加至～1μm2.将在聚乙烯中经过超声振荡过的样品在600～700℃中热处理3h.研究结构表明,经过适当的热处理能有效改善多孔氧化铝膜的结构特性,X射线衍射分析结果证实经过结构修饰后的样品呈非晶态结构.     

冲击射流下旋转热管砂轮冷凝器传热特性

轴向旋转热管砂轮是用于强化磨削弧区换热的新型砂轮,其冷凝器换热性能的优劣直接影响整个热管砂轮的换热性能。本文结合冷凝器设计方法设计了热管砂轮冷凝器,并借助数值模拟的方法对轴向旋转热管砂轮冷凝器的换热性能进行分析,以优化旋转热管砂轮冷凝器的结构参数。研究不同的翅片高度(f=0～8 mm)、喷嘴到翅片顶部距离(d=3～11 mm)、低温空气射流速度(v_j=45～115 m/s)和砂轮转速(n=150～1 180 r/min)等对冷凝器换热性能的影响,结果表明：当翅片高度为6 mm时,获得最佳传热性能,对流换热表面传热系数约为459 W/(m²·K),与无翅片结构相比,对流换热表面传热系数提高36%;当喷嘴到翅片顶部距离为5 mm时,换热性能最好,传热系数为459 W/(m²·K);当低温空气射流速度提高时,对流换热表面传热系数随之提高,射流速度为115 m/s时对流换热表面传热系数最高,可达459 W/(m²·K),与射流速度为45 m/s时相比提高43%;当砂轮转速提高,对流换热表面传热系数也随之升高...     

FeAl(Si)多孔材料的制备及高温力学性能

研究以Fe、Al、Si元素粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应烧结制备FeAl(Si)多孔材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、多孔性能测试和高温拉伸实验等分析测试手段,研究FeAl(Si)多孔材料在烧结过程中的孔结构演变、显微组织形貌和高温力学性能。结果表明,在烧结过程中,随温度升高,孔隙数量增多,孔径增大,经1 120℃保温2 h后得到了具有孔结构丰富,孔隙均匀分布,单一FeAl(Si)相的多孔材料,该材料孔隙度为51.0%,最大孔径为27.3μm,透气度为373.7 m~3/(h·kPa·m~2)。随温度由室温升高,FeAl(Si)多孔材料的抗拉强度先升高后降低,500℃时,FeAl(Si)多孔材料表现出最大的抗拉强度15.24 MPa,温度进一步升高,抗拉强度急剧下降。低温下FeAl(Si)多孔材料表现为脆性断裂,高温下呈现出一定的塑性断裂特征。     

原位反应烧结合成针状结构多孔莫来石载体

采用粘土矿物高岭土、Al₂O₃ 和 Al(OH)₃为原料, 原位反应烧结合成了针状结构多孔莫来石陶瓷膜载体. 考察了不同铝源的添加对针状结构多孔莫来石载体形成的影响, 并对其形成机制进行了研究. 研究结果表明: 针状结构莫来石形成机制为气固反应, 在针状结构莫来石形成前有氟黄玉生成, 并且与氟黄玉的生成量密切相关. 以Al(OH)₃ 作为添加铝源的组成中氟黄玉更容易生成, 并且随AlF₃含量的增加而增加, 在随后烧成过程中转化为具有刚性骨架的针状结构莫来石, 从而使多孔载体具有较高的孔隙率(>35%)和相对高的孔径(1.5μm).     

聚氯乙烯接枝烯丙基聚乙二醇的制备及成膜性能

以氯化亚铜(CuCl)/2,2'-联吡啶(BPy)为催化配位体系,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)作为溶剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)法在聚氯乙烯(PVC)分子链上接枝烯丙基聚乙二醇(APEG)。X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表明:APEG单体成功地接枝到了PVC链上;改性材料经相分离法制备过滤膜,膜的孔径分布范围为0.117μm~0.247μm,接触角在300 s内由81°下降至64.4°;0.05 MPa跨膜压差下,初始纯水通量为1677 L/(m2·h);牛血清蛋白(BSA)液过滤试验共循环3次,0.05 MPa跨膜压差下,首次循环初始通量为737 L/(m2·h),经3次循环后BSA通量稳定在101 L/(m2·h),显示出较好的抗污染性能。     

GO/PDA/CNT双层低压膜去除腐殖酸及抗污染性能

腐殖酸(Humic acid, HA)是水体中常见的膜污染物质和消毒副产物前驱体.通过真空抽滤将碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)和氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)负载于基膜表面，结合聚多巴胺(Polydopamine, PDA)的交联黏合功能，制备了GO/PDA/CNT双层低压膜.采用ATR-FTIR分析证实了PDA在GO膜表面的聚合，通过超声破碎验证了双层膜的稳定性.结果表明，GO/PDA/CNT双层膜性能稳定，渗透通量达到1 238 L/(m²·h·MPa),高于GO膜的279 L/(m²·h·MPa).该膜对HA的去除率达到88.5%,均高于GO膜(85.8%)和CNT膜(38.9%).GO膜和CNT膜的比通量在过滤HA过程中分别降至0.314和0.697,GO/PDA/CNT双层膜的比通量下降幅度最小(0.753).提高搅拌速率有利于双层膜对HA的去除并进一步缓解膜污染，但搅拌速率过高会加剧膜污染；酸性条件下双层膜对HA去除率最高(94.5%),膜污染相较于中性和碱性条件更为严重.GO/PDA...