多功能陶瓷膜及支撑体的制备与研究

发布时间：2022-01-07 19:22

　　随着工业化的快速发展,水环境污染问题越来越严重。传统的水处理方法存在一定的局限性且效率低下。因此,开发高效、节能、无污染的水处理技术是目前水环境治理的关键。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。然而目前陶瓷膜制备成本较高且用于陶瓷膜支撑体的钛酸铝陶瓷存在两大缺陷;用于膜层的六钛酸钾晶须合成温度高,能耗大,不利于绿色环保。因此,通过改进工艺和选择合适的添加剂来降低支撑体的成本同时提高其性能;改进工艺制备出形貌、性能优良的六钛酸钾晶须;制备高渗透量和具有光催化性能的复合陶瓷膜是目前研究的重点。本论文采用凹凸棒土作为添加剂制备出高性能钛酸铝多孔陶瓷;以环氧丙烷为凝胶驱动剂,分别采用溶胶-凝胶两步法和一步法制备六钛酸钾晶须;以自制的支撑体采用溶胶-凝胶法制备多功能陶瓷膜。主要研究结果如下:1.以Al₂O₃和TiO₂为原料,采用烧结工艺制备钛酸铝陶瓷。在反应原料中加入不同量凹凸棒土添加剂以及在不同温度... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Al2O3-TiO2系二元相图

图 2.5 为凹凸棒土添加量为 25 wt%，不同烧结温度下支撑体的孔径分布可以看出样品的孔径分布受烧结温度影响明显。从图 2.5（a）中可以看出温度为1200℃得到的样品的孔径分布只有一个平均孔径6 μm的单峰。然 2.5（b）中，孔径分布曲线的峰值向小尺寸方向转移，同时峰值由 120峰转变成双峰，分别对应为 4.5 μm 和 8 μm。当烧结温度达到 1400℃和℃时（见图 2.5c 和图 2.5d），孔径分布曲线上的双峰进一步向小尺寸方，最终支撑体的孔径小于 0.5 μm，这是由于随着烧结温度的升高，支撑体结致密化。虽然 Xu 和 Yang 等人[74]报导制备的多孔钛酸铝陶瓷的平均孔 μm，甚至达到 1.0 μm 到 35 μm 的宽的孔径分布，但他们制备的钛酸铝支撑体的孔径分布几乎观察不到这种双峰孔径分布。将图 2.5（a）、（)、（d）比较可以看出，在烧结温度达到 1300℃及以上，孔径分布才会种有趣的双峰分布。这可以归因于复杂的固相反应，如高温下莫来石的反酸盐化合物的生成。不管怎样，在制备的钛酸铝陶瓷膜支撑体中没有出现不规则的宏观裂纹或其他类型的结构缺陷，比如结构中的大孔。(a)(b)

样品呈现出多孔结构同时在结构中可以看出一些较小的裂纹，见图2.7（a）和（b）。然而，从图 2.7（c）和（d）可以看出，随着烧结温度的升高，在晶界处出现更多的裂纹，结构变得更加致密，导致收缩变大和较窄的孔径生成，这与图 2.3、图 2.5 的结果一致。1200 1250 1300 1350 1400 1450 15002025303540455055Flexurestrength(MPa)Sintering temperature (oC)No.2No.3No.4No.5No.6


本文编号：3575120