高温过滤用碳化硅陶瓷膜的制备与性能研究

发布时间：2022-10-19 20:38

　　冶金、建材、化工和电力等高温工业每年都会产生大量的高温烟气。这些烟气余热品位高,组成和性质复杂、含尘量高,且易于粘附在换热器的表面,造成换热效率降低甚至出现沉积堵塞等问题。高温烟气除尘是指在高温条件下直接对烟气进行气固分离,实现气体净化。净化后的高温烟气可在高温下进行脱硝,以及将高品位余热进行回收。因此,高温烟气净化技术是一种很重要的新型节能、环保技术。非对称结构的多孔陶瓷膜过滤管是高温烟气除尘系统的核心部件,它由承载过滤膜的支撑体和起除尘作用的过滤膜组成。陶瓷膜的可靠性、安全性、过滤效率和过滤精度与其机械性能和孔隙结构密不可分。本论文以低成本、高强度、高孔隙率和低过滤压降的碳化硅多孔陶瓷膜支撑体的制备为研究目标,系统研究了不同种类添加剂及其含量、烧结温度,以及添加剂中铝硅元素的比例对膜载体微观形貌、结构组成和抗热震性能的影响,并对陶瓷膜的渗透率和过滤压降进行表征测试。研究发现:（1）研制了一种制备多孔SiC陶瓷膜载体的新工艺。采用混合溶胶（正硅酸四乙酯和铝溶胶）和造孔剂（木炭粉）逐层包覆SiC颗粒。扫描电镜图像证实,涂覆后的起始粉末具有双层结构。采用双球模型描述了烧结过程中表面包覆颗... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 高温过滤除尘技术的研究进展
        1.2.1 传统除尘技术的特点
        1.2.2 多孔陶瓷膜除尘技术的特点
    1.3 管状陶瓷膜高温除尘器的结构与特性
        1.3.1 高温除尘过滤器的结构特性
        1.3.2 多孔碳化硅陶瓷在高温除尘中的应用与发展
        1.3.3 多孔碳化硅陶瓷膜支撑体的制备工艺
    1.4 多孔碳化硅陶瓷制备技术
        1.4.1 多孔莫来石结合碳化硅陶瓷
        1.4.2 多孔堇青石结合碳化硅陶瓷
        1.4.3 多孔氧化硅结合碳化硅陶瓷
        1.4.4 多孔自结合碳化硅陶瓷
        1.4.5 多孔氮化硅结合碳化硅陶瓷
    1.5 本文研究意义与主要研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容和创新点
第2章 实验方案
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 主要仪器设备
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 热重分析
        2.2.2 XRD物相分析
        2.2.3 微观结构与形貌分析
        2.2.4 抗折强度测试
        2.2.5 孔隙率测试
        2.2.6 孔径大小及分布测试
        2.2.7 抗热震性能测试
        2.2.8 压降、渗透率测试
第3章 添加混合细粉制备多孔碳化硅陶瓷膜载体
    3.1 膜载体的制备
        3.1.1 烧结结合剂的制备
        3.1.2 逐层包覆技术在制备支撑体的应用
        3.1.3 物相组成与微观结构表征
    3.2 影响碳化硅多孔陶瓷膜支撑体抗折强度的因素
        3.2.1 微粉添加剂含量对抗折强度的影响
        3.2.2 热处理温度对抗折强度的影响
        3.2.3 成型圧力对抗折强度的影响
        3.2.4 造孔剂含量对抗折强度的影响
    3.3 碳化硅多孔陶瓷膜支撑体过滤性能研究
        3.3.1 颗粒接触对孔隙率的影响
        3.3.2 碳化硅多孔陶瓷膜支撑体孔隙率与抗折强度的关系
        3.3.3 碳化硅多孔陶瓷膜支撑体孔径结构对压降的影响
    3.4 本章小结
第4章 溶胶包覆法制备多孔碳化硅陶瓷膜载体
    4.1 膜载体的制备
        4.1.1 实验方法及步骤
        4.1.2 溶胶在粉末颗粒表面的等温吸附机理
        4.1.3 热处理过程中的传质机制
    4.2 影响多孔陶瓷膜支撑体抗折强度和孔隙率的因素
        4.2.1 混合溶胶添加剂含量对抗折强度和孔隙率的影响
        4.2.2 混合溶胶添加剂Si/Al配比对抗折强度和孔隙率的影响
        4.2.3 热处理温度对抗折强度和孔隙率的影响
    4.3 溶胶法制备碳化硅多孔陶瓷膜支撑体的相组成和结构形貌
        4.3.1 烧结后的物相组成
        4.3.2 碳化硅多孔陶瓷膜支撑体孔径结构与抗热震性能的影响
        4.3.3 碳化硅多孔陶瓷膜支撑体孔径结构对压降的影响
    4.4 本章小结
第5章 碳化硅支撑体覆载刚玉膜研究
    5.1 实验方法及设计
        5.1.1 刚玉膜稳定悬浮液的制备
        5.1.2 过滤膜的涂覆工艺
        5.1.3 过滤膜的形貌结构设计与分析
    5.2 陶瓷过滤膜的性能表征
        5.2.1 颗粒粒径对过滤膜微观形貌的影响
        5.2.2 颗粒粒径对过滤膜平均孔径大小和孔径结构的影响
        5.2.3 颗粒粒径对过滤膜渗透性和压降的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]高温烟气过滤SiC多孔陶瓷孔隙率及烧结工艺研究[J]. 伦文山,徐泽跃,朱军,沈云进,彭文博,郭文飞.  中国陶瓷工业. 2017(01)
[2]碳化硅（SiC）基材料的高温氧化和腐蚀[J]. 潘牧,南策文.  腐蚀科学与防护技术. 2000(02)



本文编号：3694066