白云石、铝矾土对黄土基陶瓷膜支撑体的性能影响研究

发布时间：2020-06-10 22:46

【摘要】：以黄土为原料,采用滚压成型法制备陶瓷膜支撑体,选取铝矾土作铝源添加剂,白云石作造孔剂,在理论最佳硅铝比时,研究了烧结制度对支撑体的性能影响;采用Design Expert v8.0.6设计了三因素(铝矾土、黄土和滑石粉)三水平的响应试验,研究各因素对支撑体性能的影响;探究了石墨作为造孔剂对支撑体的性能影响。采用万能材料试验机,自组装置,压汞仪,SEM,XRD等对成品的机械强度,纯水通量,孔喉半径和分布范围,表面形貌,物相组成等性能进行测试表征。结果表明:烧结温度及保温时间与支撑体纯水通量及抗折强度均呈正相关,铝矾土、黄土、白云石按56.8 wt%、39.2 wt%、4 wt%的配比在烧成温度1140℃下,保温9 h可制成纯水通量4023.73 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),平均孔喉半径2.466μm,孔隙率28.09%,抗折强度30.24 MPa,酸(碱)腐蚀2.27%(0.1%)的陶瓷支撑体;通过BBD模型优化确定最佳配比为铝矾土添加量40 wt%,白云石添加量10 wt%,滑石粉添加量8 wt%,此时支撑体抗折强度为45.37 MPa,纯水通量为8482.781 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),平均孔喉半径为25.154μm,孔隙率为8.8%。其主要晶相为石英,刚玉,莫来石,钠长石,α-石英,堇青石,氧化铝铬。SEM图像显示其表面小孔数量多且分布均匀,联用EDS能谱确定SEM所观察到的晶体为细长的针状和放射簇状莫来石晶体;石墨可以改善支撑体的孔结构和透水性,在烧成温度为1080℃,1100℃和1120℃时,纯水通量都随石墨添加量的增加而增大,抗折强度反之,化学稳定性表现为耐酸不耐碱。确定最佳工艺条件为石墨添加量6 wt%,烧成温度1100℃,此时支撑体抗折强度为43.503 MPa,纯水通量为847.203 L·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1),孔隙率为16%,平均孔喉半径为2.388μm,酸(碱)腐蚀率为1.0773%(0.361%)。SEM图中观察到了透辉石,石英,磷铝石以及钙长石晶体,与XRD的物相表征一致。图35幅,表9个,参考文献54篇。
【图文】：

多孔多通道陶瓷膜支撑体

陶瓷膜,多层结构

膜的应用要求高，不仅要有高的渗透率，低的跨膜阻力，并且要有下的孔径，所以其制备工艺有一定的难度。在实际应用中，其渗透率就越低[5]。因此，很多陶瓷膜均制成复合型的多层结构，如图 1一定强度和厚度（大约几毫米厚）的载体层，以支持陶瓷膜层不致体上附有孔径很小，厚度很薄的膜层，以实现无机陶瓷膜的分离作之间还可以存在一层或多层的中间过渡层。从制备工艺来看，载体不高，，可以采用粒度较大的粉体。文中作者主要探究支撑体的材料图 1-1 多孔多通道陶瓷膜支撑体
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.893;X703

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