煤基管状炭膜支撑体的研究(Ⅱ)制备工艺条件对支撑体孔结构性能的影响

探讨了制备工艺条件对炭膜支撑体孔结构性能的影响。研究表明：提高成型压力可使支撑体的平均孔径减小;提高炭化升温速率则使支撑体的平均孔径增大;随着炭化终温的升高,支撑体的平均孔径出现极大值。     

ZrO_2微孔陶瓷支撑体的研制

以微细的ＺｒＯ＿２为原料，研究了粉料粒径及有机造孔剂对ＺｒＯ＿２微孔陶瓷支撑体的气孔率．孔径大小及分布的影响．结果表明：粉料越细，气孔孔径越小．加入有机造孔剂可以有效地提高气孔率，但气孔孔径变大，孔径分布范围变宽．本研究可以得到平均气扎扎径为０．１～６．０μｍ，气孔率在１５％～７０％的ＺｒＯ＿２微孔陶瓷支撑体．     

聚乙烯醇对氧化铝支撑体性能的影响

以α-Al2O3粉末为骨料，以聚乙烯醇（PVA）作粘接剂和成孔剂，采用塑性挤压成型技术和固态粒子烧结法制备氧化铝多孔陶瓷支撑体。研究了有机物作粘接剂的同时也作成孔剂使用时对多孔氧化铝支撑体性能的影响。研究结果表明：以有机物PVA作开孔剂以及泥料的预处理工艺可以极大地提高氧化铝支撑体的纯水通量；有机物PVA作开孔剂时其加入种类、方式和加入量对氧化铝支撑体的平均孔径及孔径分布、孔隙率、抗弯强度等性能都有影响。通过选用合适的成孔剂种类、加入方式以及加入量，可制得平均孔径1．9μLm、孔隙率45．6％、抗弯强度22．31MPa的高通量氧化铝支撑体。     

成孔剂的量对多孔氧化铝支撑体孔结构的影响

以氧化铝为骨料,淀粉及其它有机粘结剂为成孔剂制备出管状多孔氧化铝支撑体。系统地考察了成孔剂对多孔氧化铝支撑体孔结构的影响。研究表明:当支撑体中成孔剂的质量分数 <10%时,支撑体的孔隙率稳定在35%左右。当成孔剂的质量分数在 10% ~25%之间时,支撑体的孔隙率随成孔剂量的增大而显著增加。当成孔剂的质量分数>25%时,在保证支撑体完整性的前提下,支撑体的孔隙率随成孔剂量的增大变化不大,稳定在 45%左右。成孔剂质量分数的增加会使支撑体的平均孔径增大,孔径分布变宽,平均孔径与最可几孔径的差值增大。     

氧化铝多孔支撑体的制备工艺

叙述了用挤出成型法制备无机膜支撑体的工艺,研究了原料粒径、成孔剂用量和烧结温度对所制得多孔氧化铝支撑体性能的影响。研究结果表明,用粒径小于10μm的-αA l2O3粉体,以7%碳粉为成孔剂,烧结温度为1300℃,可以成功制得孔径分布较窄、平均孔径为2.1μm、孔隙率为48.9%的多通道无机膜支撑体。     

煤基管状炭膜支撑体的研究(Ⅰ)原料性质对支撑体孔结构性能的影响

通过对不同种类的煤制取炭膜支撑体效果、原料的颗粒度和粘结剂对支撑体孔结构性能影响的研究,探讨了用煤制取炭膜支撑体的可行性。研究表明：选择适宜的煤种完全可以制备出孔结构性能良好的炭膜支撑体;粘结剂不仅可以改善支撑体的强度,而且还可以起调孔和造孔的作用;选择不同的原料粒度可以制备出满足不同平均孔径的炭膜支撑体。     

高性能炭分子筛膜支撑体的制备研究

采用湿法球磨与粒子烧结相结合的方法,以α-Al2O3为主要原料,干压成型法制备出性能较高的炭分子筛膜支撑体.经过各种表征手段分析,所得支撑体具有均布的孔隙结构和较窄的孔径分布,并探讨了致孔剂种类、干燥制度、烧结温度及球磨时间对炭分子筛膜支撑体性能的影响.结果表明,1 250℃下烧结然后保温2h、球磨时间为4h时,制备的高渗透通量炭分子筛膜支撑体平均孔径为0.4μm、孔隙率为46％.     

煤基管状炭膜支撑体的研究（I）原料性质对支撑体孔结构性能的影响

通过对不同种类的煤制取炭膜支撑体效果,原料的颗粒度和粘结剂对支撑体孔结构性能影响的研究,探讨了用煤制取炭膜支撑体的可行性,研究表明：选择适宜的煤种完全可以制备出孔结构性有良好的炭膜支撑体,粘结剂不仅可以改善支撑体的强度,而且还可以起调孔和造孔的作用,选择不同的原料粒度可以制备出满足不同平均孔径的炭膜支撑体。     

天然矿物低成本制备多孔陶瓷支撑体

陶瓷支撑体是多孔陶瓷膜应用的基础。对于传统陶瓷支撑体(如氧化铝),昂贵的原料价格及较高的烧结成本限制了其进一步应用。因此,选用合适的天然矿物原料来实现陶瓷支撑体的低成本制备成为当前研究重点。本工作以高岭土、滑石、碳酸钙为原料,制备出系列多孔陶瓷支撑体。采用热膨胀仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪、万能试验机对坯体的烧结特性以及多孔陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、孔径尺寸分布、抗弯强度和耐酸碱腐蚀性进行了研究。结果表明：坯体具有优良的低温烧结特性,通过化学反应烧结机制实现了多孔陶瓷支撑体的制备。烧结温度在1 000～1 200℃间较为适宜,所得支撑体的显微结构均匀,孔径呈单峰分布,开口气孔率、平均孔径尺寸、抗弯强度、0.1 MPa气体压力差下氮气通量分别为49.8%～49.4%、1.09～1.83μm、40.57～28.85 MPa、119～340 m3·m–2·h–1,同时具有良好的耐碱腐蚀性能。     

泥料含水量对粉煤灰陶瓷膜支撑体性能的影响

泥料含水量是陶瓷生产中的重要参数,会影响陶瓷的收缩率、抗弯强度等性能。以电厂粉煤灰为主要原材料、糊精为造孔剂、羧甲基纤维素为黏结剂,采用挤出成型法制备了管状多孔陶瓷膜支撑体。通过控制陶瓷泥料用水量和烧结保温时间制备了不同支撑体,并对支撑体进行性能表征,考察了泥料含水量和烧结保温时间对支撑体微观结构、收缩率、孔隙率、孔径以及机械强度等性能的影响。结果表明：在水/固质量比质量为0.19时,1 150℃保温烧结2 h获得孔隙率40.5%、抗弯强度23.6 MPa、平均孔径0.41μm的支撑体。制备的支撑体应用于脱硫废水微滤处理,固体悬浮物截留率99.98%。为制备低成本粉煤灰陶瓷膜支撑体提供研究基础,有利于膜法水处理的扩大化应用。     

活性炭掺杂对多孔氧化铝陶瓷支撑体结构及性能的影响

以平均粒径为4μm的a-Al2O3为起始原料、活性炭为成孔剂,通过干压成型法制备片状多孔Al2O3支撑体。研究了活性炭含量对多孔氧化铝支撑体结构和性能的影响。结果表明：活性炭在高温烧成过程中的氧化可显著提高支撑体的孔隙率,进而提高其渗透性能。当活性炭添加量为17％（质量分数）、烧成温度为1450℃时,支撑体的孔隙率、平均孔径、三点抗弯强度和纯水渗透通量分别达到45．8％,2．1μm,44．6MPa和88m3／（m^2·h·MPa）。经过80℃、10％NaOH溶液腐蚀20d后,支撑体的三点抗弯强度仍可以维持在23．4MPa,表明支撑体具有较好的耐碱腐蚀性能。     

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。     

以TiAl金属间化合物为支撑体的多孔Ni膜的制备

为了克服传统有机膜与陶瓷膜的一些不足之处,以TiA l金属间化合物为支撑体,用悬浮粒子烧结法在孔径为10.6μm的片状支撑体上制备多孔金属N i膜。考察了浸浆时间、烧结温度等工艺参数对膜表面形貌和孔径大小、分布等膜性能的影响。结果表明,合适的制膜条件是:浸浆时间为60 s,烧结温度为500℃。得到了孔径分布比较窄而且表面比较平整的微滤膜,其平均孔径为0.83μm,膜厚约为30μm。     

低成本大孔陶瓷膜支撑体的制备与表征(英文)

以高岭土和白云石为主要原料,通过反应烧结法制备低成本大孔陶瓷膜支撑体,对制备的支撑体进行了结构和性能表征.结果表明:在高岭土中引入质量分数为20%的白云石,可显著抑制高岭土的高温烧结;加入白云石后制备的支撑体在1 150~1 300℃保温1h后,主晶相为莫来石、堇青石和钙长石,平均孔径和抗弯强度随烧成温度升高而增大,而水通量和孔隙率降低;加入20%白云石并在1 250℃保温1 h制各的大孔支撑体的孔隙率和平均孔径分别为44.6%和4.7μm,抗弯强度和纯净水通量分别达到47.6MPa和10.76m3/(m2·h·bar).     

SiO2基多孔陶瓷膜支撑体的制备

以海泡石矿物为原料,通过干压成型制备了氧化硅( SiO2)基多孔陶瓷膜支撑体,研究了烧成温度对制备试样的物相组成、微观结构、平均孔径、孔隙率、纯水渗透通量和抗弯强度的影响.结果表明,经1100 ～ 1200℃保温2h烧成制备的SiO2基多孔陶瓷支撑体试样主要由石英主晶相和少量滑石晶相组成,具有良好的结构与性能,可用于SiO2复合陶瓷膜的制备.1200℃烧成制备的试样孔隙率和平均孔径分别为31.4％和1.72 μm,其水通量和抗弯强度分别可达到20.30 m3·m-2·h-1·bar-1和61.0 MPa.     

多孔氧化铝支撑体的制备与表征

以α-Al2O3粉末为骨料,采用塑性挤压成型技术和固态粒子烧结法制备Al2O3多孔陶瓷支撑体。研究了粘结剂和成孔剂的种类对支撑体性能的影响。研究结果表明:通过选用合适的粘结剂和成孔剂,可制得孔径分布窄、孔隙率高的支撑体。     

黄土-粉煤灰陶瓷膜支撑体的制备及表征

以洛川黄土为主要原料,粉煤灰为添加剂,通过滚压成型法和固态粒子烧结法制备黄土基陶瓷膜支撑体。研究了烧结温度及粉煤灰添加量对陶瓷膜支撑体纯水通量、酸碱腐蚀率、孔径分布、晶相组成的影响。结果表明:粉煤灰可以促进支撑体内部孔隙的形成,从而有效增加支撑体孔隙率,在烧结温度为1110℃,粉煤灰添加量为15%时,可制得纯水通量为5365 L/m2·h,孔隙率为32.1%,平均孔喉半径为1.32μm,酸碱腐蚀后质量损失率仅为0.04%、0.06%的黄土基陶瓷膜支撑体。以粉煤灰作为添加剂可生产出成本较低,性能优良的黄土基多孔陶瓷支撑体。     

多孔陶瓷分离膜支撑体的制备研究

采用氧化铝为主要原料制备出多孔陶瓷分离膜支撑体,对原料粉体做了TG/DSC曲线分析,研究了支撑体的烧结温度对收缩率的影响及烧结温度、保温时间和原料粉体粒径对孔结构、孔径的影响,造孔剂用量对孔隙率的影响。结果表明：在烧结温度为1200℃,保温时间4h,控制造孔剂用量大于20%时,制备出孔径分布均匀,孔隙率大于50%,符合透水要求的多孔陶瓷分离膜支撑体。     

含有分子筛次级结构的多孔支撑体的制备及表征

以丝光沸石(MOR)分子筛为原料,采用冷等静压-固态粒子烧结法制备分子筛膜用含有MOR次级结构的多孔支撑体。分别采用氮气渗透通量、开孔孔隙率、抗压强度、平均孔径及孔径分布、热膨胀系数、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、扫描电镜(SEM)等表征多孔支撑体的性能。结果表明,氮气渗透通量、开孔孔隙率随煅烧温度升高和煅烧保温时间延长而降低;抗压强度则与之相反;平均孔径随煅烧温度升高变大,孔径分布随原料粒径分布变窄而变窄;保留了原料中MOR的四、五和八元环等次级结构;次级结构的存在及较低的热膨胀系数(10-6℃-1级别)使得在其表面制备的MOR分子筛膜具有良好的耐热稳定性。     

高岭土对黄土基陶瓷膜支撑体的性能影响

实验以黄土为原料,利用滚压成型制备黄土基陶瓷膜支撑体试样,研究了高岭土添加量和烧结温度对支撑体试样的抗折强度、纯水通量及微观形貌的影响。采用万能材料试验机、扫描电镜、实验室自制装置等仪器设备进行表征,并利用X射线粉末衍射仪、压汞仪对最佳样进行物相组成、孔径分布分析。结果表明:高岭土添加量为4%、烧结温度为1120℃时,烧结得到的黄土基支撑体的性能最佳,此时支撑体的抗折强度为67 MPa,纯水通量为1465 L/(m~2·h·bar),中值孔径为3568.40 nm,主峰孔径分布范围为1416.59～5532.03 nm,孔隙率为16.67%,微观结构良好,物相组成中莫来石和石英含量较高。