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.     

固体废弃物助烧的多孔SiC陶瓷膜支撑体研究进展

反应烧结可以有效降低多孔SiC陶瓷膜支撑体的烧结温度并调控其性能。本文概述了多孔SiC陶瓷膜支撑体的反应烧结原理、烧结助剂的种类及其作用机理，讨论了固体废弃物的种类及其作为烧结助剂在多孔陶瓷制备的应用，最终综述了固体废弃物助烧的多孔SiC陶瓷膜支撑体的研究进展，并对当前存在的问题及未来发展方向进行了总结与展望，为降低多孔SiC陶瓷膜支撑体的烧结温度和成本以及固体废弃物资源化利用提供参考。     

造孔剂对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体的性能影响

以粉煤灰为主要原料,竹炭为造孔剂,采用干压成型法制备多孔陶瓷膜支撑体。详细研究了造孔剂添加量及烧成制度对多孔陶瓷膜支撑体的性能影响。采用场发射扫描电子显微镜、压汞仪、万能材料试验机和水通量测试装置等对多孔陶瓷膜支撑性能进行表征。当造孔剂添加量为12wt.%,烧成温度为1250℃,保温时间为20 min时,可以制备出抗折强度为25.03 MPa,平均孔径为1.25μm,水通量为3104.71 L/h.m~2.bar的多孔陶瓷膜支撑体。     

多孔陶瓷膜支撑体在HNO3溶液中的腐蚀性能研究

为了考察陶瓷膜在苛刻体系中的应用性能,研究了管式多孔陶瓷膜支撑体(质量分数99%Al2O3)在硝酸溶液(温度20—90℃,浓度1—10 mol/L)中的微观结构演变、质量损失率、腐蚀掉的元素成分随时间的关系,以及支撑体的孔结构、纯水通量和机械强度随其质量损失率的变化关系。结果表明主要在支撑体颗粒间的烧结颈部发生了选择性的腐蚀,在腐蚀初期其质量损失主要是由于烧结颈部中Na,Ca,Al等元素的溶解。支撑体的耐腐蚀性能与其烧结颈部的杂质含量密切相关。多孔支撑体的机械强度随支撑体在HNO3溶液中的质量损失率增大而逐渐降低。所用的多孔陶瓷膜支撑体具有优异的耐腐蚀性能。该研究为进一步提高支撑体的耐腐蚀性能及预测陶瓷膜在酸性环境中的使用性能奠定了基础。     

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。     

多孔氧化铝陶瓷膜支撑体在HNO3溶液中的静态腐蚀

研究了在温度为45~90℃、浓度为1~10 mol/L的HNO3溶液中,高铝多孔陶瓷膜支撑体的微观结构变化、质量损失率与时间的关系以及支撑体机械强度随其质量损失率的变化关系。结果表明,多孔氧化铝支撑体在酸性溶液中的腐蚀主要发生在支撑体颗粒之间的烧结颈部。建立了多孔支撑体的质量损失率与腐蚀时间的定量数学关系,并结合支撑体机械强度与其质量损失率的关系,对多孔支撑体在不同温度和浓度HNO3溶液中的使用寿命进行了预测。研究表明,多孔陶瓷膜支撑体具有优异的耐酸性能。     

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。     

多孔陶瓷膜的制备、应用和发展前景

本文概述了用于制备从大孔支撑体到微孔或致密膜片等各种构造的陶瓷膜的传统方法,如挤出法、浸渍法和溶胶-凝胶法,分析了其它薄膜制备技术,如用于制备致密或微孔薄膜的化学气相沉积法,制备沸石膜的水热法等,提出中空纤维作为陶瓷膜的新构造.     

多孔陶瓷膜制备技术研究进展

多孔陶瓷膜具有化学稳定性好、机械强度大、耐酸碱、耐高温等优点,在石油和化学工业等苛刻环境中有着广泛的应用,多孔陶瓷膜的制备技术是推动多孔陶瓷膜产业发展的核心部分。多孔陶瓷膜制备技术的核心和关键是以提高陶瓷膜整体性能为导向,通过对陶瓷膜微结构的调控,实现陶瓷膜制备技术的突破。针对近十年来陶瓷膜领域的研究,概述了当前陶瓷膜领域在制备具有高渗透性、高渗透选择性的陶瓷膜以及陶瓷膜低成本化方面的研究进展,并对未来陶瓷膜领域的发展趋势及瓶颈性问题进行了讨论。     

低温烧成高纯Al_2O_3多孔陶瓷膜支撑体的制备

为了降低高纯Al2O3(α-Al2O3质量含量≥99%)多孔陶瓷膜支撑体烧成温度,以粒径为30μm的α-Al2O3为原料,分别添加TiO2和TiO2/Cu(NO3)2为烧结助剂,通过干压成型和挤出成型制备片状和管式多孔支撑体。Al2O3-TiO2和Al2O3-TiO2-CuO体系分别在高温下出现的液相低共熔物促进了多孔支撑体的烧结。当氧化铝支撑体中添加0.5%(摩尔分数,下同)TiO2+0.5%Cu(NO3)2后,在1600℃的烧成即可获得机械性能高、渗透性能好和耐酸碱腐蚀性能优异的管式支撑体。在压力为0.1MPa时,支撑体的水渗透通量为12.1m3/(m2·h),弯曲强度为44.5MPa。经过80℃,含10%(质量分数,下同)HNO3的溶液腐蚀800h及80℃,含10%NaOH的溶液1200h后,支撑体的质量损失率分别为1%和0.35%。     

技术转让项目

正项目名称:多通道氧化铝陶瓷膜元件项目介绍:陶瓷膜是无机膜中的一种,主要以氧化铝作为支撑体,在其表面涂敷不同规格的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机陶瓷材料,经高温烧制,形成多孔的分离膜层。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势,已经成功应用于食品、饮     

活性污泥对管式多孔α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能影响的初步研究

以剩余活性污泥作为支撑体的成孔剂,采用滚压成型及熔膜芯法制备管状多孔α-Al2O3陶瓷膜支撑体,研究了粘结剂羧甲基纤维素（CMC）和活性污泥的加入量对氧化铝陶瓷膜支撑体品质的影响。结果表明,随着成孔剂和粘结剂的增多,支撑体孔隙率和渗透通量呈增大趋势,孔隙率最大可达43.07%,纯水通量在0.4~1.0 MPa压力下变化范围为12 786.67~37 617.84 L/（m2·h·MPa）。     

利用煤矸石制备无机陶瓷膜支撑体

定量的工业级Al2O3为原料,经过预烧、酸洗除杂质处理,以甲基纤维素为粘结剂,以活性碳粉为造孔剂,经过混料、捏泥、陈腐、真空练泥、挤出成型、干燥并且分别采用不同的温度烧结制备出无机陶瓷膜支撑体。通过对酸洗前后煤矸石原料进行XRF分析及对酸洗过程中不同盐酸浓度下及烧结过程中不同烧结温度下的支撑体进行了SEM、XRD、孔隙率以及抗压强度表征分析,发现100 g煤矸石预烧后用84 m L 38%的盐酸酸洗处理后的原料,在1050℃的高温下烧结保温2 h的支撑体各种性能较好,试样抗压强度达到9.34 MPa,孔隙率达到42%,符合陶瓷膜支撑体的预期要求。     

活性污泥对管式多孔α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能影响的初步研究

以剩余活性污泥作为支撑体的成孔剂,采用滚压成型及熔膜芯法制备管状多孔α-Al2O3陶瓷膜支撑体,研究了粘结剂羧甲基纤维素(CMC)和活性污泥的加入量对氧化铝陶瓷膜支撑体品质的影响。结果表明,随着成孔剂和粘结剂的增多,支撑体孔隙率和渗透通量呈增大趋势,孔隙率最大可达43.07%,纯水通量在0.4~1.0 MPa压力下变化范围为12 786.67~37 617.84 L/(m2·h·MPa)。     

温度制度及造孔剂用量对煤矸石基多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

以工业废弃物煤矸石为原料,通过挤压成型和高温反应烧结法制备了管状煤矸石基多孔陶瓷膜支撑体。考察了在不同温度制度及造孔剂用量的条件下,煤矸石支撑体的抗压强度、开孔率和空气渗透速率等性能的变化情况。分别采用TG-DSC、SEM和XRD技术对煤矸石和支撑体样品进行热分析、微观形貌及物相组成分析。研究表明,温度制度和造孔剂用量很大程度地影响支撑体性能,在烧结温度为1100℃、保温1 h、造孔剂用量为5%的情况下制备的支撑体性能最佳,开孔率为51.23%,抗压强度为4.51 MPa,空气渗透速率为30.12 m~3·h~(-1)·m~(-2)·k Pa~(-1)。     

刚玉基陶瓷膜的制备与性能研究

为了解原料粒径对刚玉基陶瓷膜形貌和性能的影响,分别以10μm和20μm的近等径刚玉为陶瓷膜原料,以硅溶胶为结合剂,六偏磷酸钠为分散剂,羧甲基纤维素为增稠剂,采用浸浆法在自制多孔SiC支撑体(平均孔径97. 2μm)表面涂覆刚玉基陶瓷膜,观察了膜的表面形貌、孔隙结构,并测试了膜的孔隙尺寸及分布、渗透性及阻力降。结果表明:当SiC支撑体孔径与刚玉颗粒的粒径之比5时,制成的陶瓷膜表面平整;而当二者之比10时,膜的表面出现明显凹坑。使用20μm刚玉颗粒制备的刚玉陶瓷膜,其常温抗折强度为27. 6 MPa,阻力降为426. 6 Pa,气体渗透率为143. 3 m~3·(m~2·h·kPa)~(-1),具有较好的综合性能,可满足烟气净化的技术要求。     

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。     

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2.57×104 m3·h-1·m-2·MPa-1.     

非对称氧化铝陶瓷膜微滤管的制备

本实验采用固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法,在以α-Al2O3为主要原料的圆形多通道管式陶瓷支撑体上成功地制备出了性能良好Al2O3非对称复合陶瓷膜微滤管。通过SEM、EPMA分析,微滤陶瓷管膜层表面中有均布的气孔、窄的孔径分布。并探讨了挤出工艺制度、镀膜工艺制度、热处理制度对制备非对称陶瓷膜微滤管性能的影响。     

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。