烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响

本实验采用挤出成型工艺和固态粒子烧结法制备出单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体,研究了烧结制度对TiO_2-MgO-MnO_2系α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。实验通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等方法对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:α-Al_2O_3陶瓷管支撑体的最佳烧结温度为1300℃,此时制备出的支撑体试样孔隙率达到了44.84%、抗折强度为80.21MPa、纯水通量为8979.37L/m~2·h·MPa、酸/碱腐蚀重量损失率仅为0.87%/1.09%。同时最终确定了试样的烧结制度为:在30-200℃、200-350℃、350-800℃、800-1300℃四个温度段内,分别以2℃/min、4℃/min、4℃/min、2℃/min的升温速率匀速升温,分别在350℃、800℃和1300℃下保温30min、60min和120min,烧结完成后自然冷却至室温。     

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%。     

烧结温度对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响

实验以洛川黄土为骨料,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为烧结助剂.利用滚压成型法、固态离子烧结法来制备黄土陶瓷膜支撑体,并对制备的支撑体的性能影响因素进行了探究.通过压汞法、三点弯曲法、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及自制装置对支撑体试样进行测试.分别研究孔径分布、孔隙率、抗折强度、晶相变化、表面形貌、酸碱腐蚀率以及纯水通量等对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响.研究结果表明:十二烷基苯磺酸钠能显著降低黄土陶瓷膜烧结时候的温度.当烧结温度小于1000℃时,支撑体中没有新物质生成;当烧结温度大于1090℃时,纯水通量随烧结温度的升高呈现出下降趋势;当烧结温度恰好达到1070℃,此时制得的支撑体性能良好,中值孔径为6975.9 nm、抗折强度37.83 MPa、孔隙率20.65％、纯水通量1943.70 L/(m2·h·MPa)、酸/碱腐蚀率0.340％/0.195％.     

以TiO_2-MgO-MnO_2为烧结助剂挤压成形低温烧结α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体

实验采用挤压成形工艺,通过加入TiO_2-MgO-MnO_2复相烧结助剂,在1 300℃烧结温度下采用固态粒子烧结法制备出单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体。研究了TiO_2-MgO-MnO_2复相烧结助剂对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。在添加3%TiO_2和1.5%MnO_2的情况下,对比添加不同质量分数的MgO对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。实验通过SEM、XRD、三点弯曲法、质量损失法、液体静力称重法、自制纯水通量测定装置等方法对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体样品的微观形貌、物相组成、机械强度、抗酸碱性、孔隙率、纯水通量等性能进行分析表征。研究结果表明:该复相烧结助剂能有效促进氧化铝陶瓷烧结,在1 300℃下Al_2O_3+3%TiO_2+1.5%MnO_2+0.5%MgO体系烧结效果最好,晶体分布均匀,此时样品的抗折强度为77.63MPa,孔隙率为35.71%,纯水通量达到6 741.53L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.02%/0.99%。     

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。     

低成本多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备及耐酸碱性能优化

以工业级碳化硅为主要原料、石墨作为造孔剂,利用低值页岩制备的玻璃熔块为低温烧结助剂,通过干压成型法制备了多孔碳化硅陶瓷支撑体。研究了组成配比、烧结温度对支撑体孔隙率、孔径分布、力学性能及耐酸碱腐蚀性能的影响。结果表明:在1 180℃烧结,当SiC含量为80.0%(质量分数)、玻璃熔块含量为20.0%、外加15.0%的石墨时、可制得孔隙率为36.2%、抗弯强度为67.1 MPa、平均孔径为1.37μm、纯水通量为8 075 L/(m2·h·bar)的支撑体。该支撑体分别在80℃、pH=0和pH=14的酸碱溶液中腐蚀24 h后,剩余抗弯强度分别为47.4和46.7 MPa,表现出较均衡的优异耐酸碱腐蚀性能。     

MMA-粉煤灰漂珠体系凝胶注模成型制备陶瓷复合膜研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为有机单体,粉煤灰漂珠为骨料,采用非水基凝胶注模成型技术在支撑体表面制备膜层。主要考察了单体添加量对膜层的影响及烧结温度对陶瓷复合膜性能的影响。研究结果表明:混合浆料中MMA预聚液的质量分数为50%时,其黏度为1019.4m Pa·s,可以在支撑体表面聚合成膜。当烧结温度从950℃升高至1100℃,膜层的孔隙率下降,抗弯强度随之增强,耐酸碱腐蚀性大幅提升;复合膜的纯水通量和平均孔径显著下降,且提高烧结温度使孔径分布变窄。在1050℃下烧结2h,可以得到抗弯强度为38.2 MPa,平均孔径为0.86μm的陶瓷复合膜,其纯水通量为1061.9 L·m~(-2)·h~(-1),对聚乙二醇20000和分散大红染料分子的截留率分别达到31.7%和47.2%(0.2MPa)。     

包覆型Al_2O_3粉体制备低温烧成多孔陶瓷膜支撑体

采用22μmα-Al2O3为骨料,0.5μmα-Al2O3为烧结助剂,一是采用简单机械混合得到上述2种氧化铝的混合粉体,二是通过粉体表面修饰的方法,将0.5μmα-Al2O3包覆在22μmα-Al2O3表面得到包覆型氧化铝粉体。采用上述2种原料,通过干压成型法制备出片状多孔支撑体,考察了不同烧成温度下2种粉体路线制备出的多孔支撑体的弯曲强度、平均孔径、孔隙率和纯水通量。结果表明:在获得相同支撑体性能的前提下,以包覆型氧化铝粉体为原料制备出的支撑体的烧成温度大大低于采用简单机械混合后粉体制备支撑体的。在1550℃的烧成温度下,包覆型氧化铝粉体制备的支撑体的机械强度为34.2MPa,孔隙率为34%,平均孔径为2.34μm,纯水通量为205m3/(m2·h·MPa)。     

石英微滤陶瓷膜的制备研究

以石英砂陶瓷支撑体为基体，SiO₂粉体为固相，聚乙烯醇(PVA)为黏结剂，聚丙烯酸和丙三醇为分散相制备涂膜液，采用浸渍提拉法进行微滤膜层的涂覆制备，考察黏结剂添加量、涂膜时间、烧结温度等制备条件对石英微滤陶瓷膜性能的影响，通过孔隙率、纯水通量、SEM等方法对其进行测试和表征。结果表明：石英微滤陶瓷膜涂膜液聚乙烯醇含量为10%,涂膜时间60 s、烧结温度850℃时制备的石英微滤陶瓷膜性能较好，孔径均匀，平均孔径为1.90μm,纯水通量为9.20 m³·m^-2·h^-1·bar^-1,孔隙率为35.58%。     

烧结助剂CuO掺杂对黄土基陶瓷支撑体性能的影响

采用传统固相烧结法制备黄土基陶瓷支撑体,利用X射线衍射仪、扫描电镜等探讨烧结助剂CuO对陶瓷晶相结构、微观形貌及宏观性能的影响规律,测定了样品的抗折强度、水通量、酸碱腐蚀率等性能指标。结果表明:添加CuO能有效降低黄土基陶瓷支撑体的烧结温度。支撑体微观晶相组成主要为石英、蓝晶石和尖晶石。在固液传质作用下,陶瓷晶粒明显长大,形状改变。烧结温度为1030℃,保温2h,添加1.5wt%烧结助剂CuO的条件下制备出的管状支撑体综合性能最优,此时支撑体的抗折强度为32.19MPa、纯水通量为1590.02L·(m~2·h·MPa)~(-1)、酸碱腐蚀率为0.01/0.009。     

多孔PZT压电陶瓷膜的制备及其抗污染性能

以 PbZr_xTi_1-xO₃（PZT）压电陶瓷粉体为原料,通过干压成型的方法制备多孔PZT陶瓷膜,考察了煅烧温度对多孔PZT陶瓷膜的机械强度、孔隙率以及纯水渗透性能的影响。当煅烧温度为950℃时,可制备出纯水渗透率为850 L·m^-2·h^-1·MPa^-1,孔径为300 nm,机械强度为47.8 MPa,孔隙率为34%的多孔PZT陶瓷膜。在此基础上,考察了极化温度与极化电压对多孔PZT陶瓷膜压电性能的影响,并对极化后的PZT压电陶瓷膜进行萃取和表面等离子刻蚀处理。结果表明：极化温度为120℃、极化电压强度为4 kV·mm^-1,极化后经热乙醇萃取及表面等离子刻蚀4 min后,多孔PZT压电陶瓷膜在外加交流电为20 V时,产生的共振振幅信号值达34.8 mV。将制备的多孔PZT压电陶瓷膜在粒径为600 nm的含油乳化液中进行过滤实验,发现陶瓷膜两端未加交流电时,其通量在2 h内衰减至4%。而加交流电后,其稳定通量可维持在20%左右,表明制备的多孔PZT压电陶瓷膜具有良好的抗污染效果。     

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%。     

制备工艺对金属结合剂胎体抗弯强度的影响

本文以铁基和铜基结合剂为原材料,研究其在不同的球磨时间和烧结温度下抗弯强度的变化。实验结果表明:球磨时间和烧结温度对铁基和铜基结合剂胎体的抗弯强度有很大的影响。对于铁基和铜基结合剂,当球磨时间为30 h时、烧结温度分别为760℃和720℃时,样品的最大抗弯强度值分别为457 MPa和644 MPa。     

Preparation and properties of a low-cost porous ceramic support from low-grade palygorskite clay and silicon-carbide with vanadium pentoxide additives

A low-cost porous ceramic support was prepared from low-grade palygorskite clay (LPGS) and silicon carbide (SiC) with vanadium pentoxide (V₂O₅) additives by a dry-press forming method and sintering. The effects of SiC-LPGS ratio, pressing pressure, carbon powder pore-forming agent and V₂O₅ sintering additives on the microstructure and performance of the supports were investigated. The addition of an appropriate amount of SiC to the LPGS can prevent excessive shrinkage of the support during sintering, and increase the mechanical strength and open porosity of the supports. The presence of SiC (34.4%) led to increases in the open porosity and mechanical strength of 40.43% ± 0.21% and (17.76 ± 0.51) MPa, respectively, after sintering at 700 ℃ for 3 h. Because of its low melting point, V₂O₅ can melt to liquid during sintering, which increases the mechanical strength of the supports and retains the porosity. Certainly, this can also encourage efficient use of the LPGS and avoid wasting resources.     

不同铝源对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能影响

以碳化硅、氮化铝、层析氧化铝、氢氧化铝、氟化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂通过原位反应烧结技术制备碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了含铝化合物种类、烧结温度、石墨含量对SiC/堇青石复相多孔陶瓷相组成、微观结构、气孔率和抗折强度的影响,同时对S0组在1200℃烧结温度下制得的SiC/堇青石复合多孔陶瓷的孔径分布进行了测试分析.结果表明:以AlN为铝源在1200℃下烧结,石墨含量在15％时,堇青石结合SiC多孔陶瓷的抗弯强度和气孔率两项综合性能达到最优,气孔率为31.99％,相应的弯曲强度86.20 MPa.S0组的平均孔径大小在3.0191 μm.     

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.     

Influence of Sintering Temperature on the Properties of Porous Ceramic Support Prepared by Uniaxial Dry Compaction Method Using Low-Cost Raw Materials for Membrane Applications

In this article, we have reported the fabrication of stable macroporous ceramic support using low-cost inorganic raw materials by uniaxial dry compaction technique. The supports were prepared by mixing of inexpensive raw materials such as kaolin, quartz, calcium carbonate, sodium carbonate, boric acid, sodium metasilicate, and polyvinyl alcohol as a binder. The prepared green supports were sintered at different temperatures ranging between 900 and 1000°C. The raw materials and the sintered supports were characterized by thermogravimetric analysis, particle size distribution (PSD), X-ray diffraction, and scanning electron microscopy analysis. The influence of sintering temperature on the membrane structure, porosity, flexural strength, chemical stability, and the pure water permeability was also examined. It was observed that the average pore size and the flexural strength of the sintered supports increase with an increase in the sintering temperature. The porosity of the sintered supports was obtained in the ranges between 22 and 40%. The chemical stability of the sintered supports was found to be good. Based on the results obtained, the support sintered at 950°C (porosity of 30%, mechanical strength of 28 MPa, and average pore size of 3.45 µm) was considered as the optimum support for membrane applications. The ceramic support cost was estimated to be $67/m² according to the raw material price. Henceforth, these low-cost membrane supports with better properties could be suggested for cheaper application in chemical and biochemical processes.     

细粒黄金尾矿制备烧结砖的试验研究

为了解决细粒黄金尾矿的堆存对环境的污染和资源浪费问题,以细粒黄金尾矿为主要原料,添加膨润土、粉煤灰制备烧结砖。对原料基本成分分析后,采用模压成型法来制备烧结砖,主要研究焙烧温度、保温时间、以及物料的不同配比对烧结砖性能的影响。结果表明:最佳组成为尾矿75%(质量分数,下同),膨润土15%,粉煤灰为10%;最佳工艺条件为成型水分10%,成型压力20 MPa,焙烧温度1 175 ℃,保温时间50 min。在该条件下制备的烧结砖的抗压强度为38.71 MPa,抗折强度为10.54 MPa,体积密度为1.908 g/cm³,吸水率为3.5%。