复合碳化硅陶瓷过滤膜材料的制备及表征

研究了陶瓷纤维过渡层浆料的不同工艺配方对复合碳化硅过滤膜材料结构的影响,陶瓷粘结剂量对过滤膜的孔隙率、孔径大小和孔径分布的影响,以及陶瓷粘结剂量为15%（质量分数）时,造孔剂量对过滤膜孔隙率的影响.采用流延成型法在多孔碳化硅陶瓷块体上流延制备复合碳化硅陶瓷过滤膜,并用XRD对过滤膜进行物相分析,扫描电镜观察过滤膜的形貌,表面过滤膜的孔隙率和孔径分布则用排水法和泡点法分别测试.结果表明,1 300℃烧结3h后的碳化硅过滤膜在2θ=22°时,有SiO₂衍射峰生成.当陶瓷纤维过渡层浆料各成分的质量比为:硅酸铝纤维:莫来石纤维:羧甲基纤维素钠（CMC）:蒸馏水=1:1:1.565,复合碳化硅陶瓷过滤膜结构最均匀平整.当粘结剂量5%增加到25%时,过滤膜气孔率从46%下降到29%,平均孔径从11.916μm减小至4.017μm;当粘结剂量为15%,造孔剂量从5%增加到25%时,过滤膜气孔率从41%上升到60%.     

陶瓷纳滤膜过渡层的设计与制备研究

采用平均粒径为300nm的Al_2O_3粉体,通过超声分散配制成稳定的制膜液,基于Hagen-Poiseuille和Darcy方程的理论计算,选择在平均孔径为1μm的载体上进行浸浆涂膜,经一次涂覆制备出无粗孔缺陷的Al_2O_3微滤膜.研究表明,制膜液的固含量、黏度、浸浆时间对膜厚有重要影响.当超声时间在20 min以上,膜层厚度大于40μm,烧结温度为1 050℃,制备的微滤膜平均孔径为100nm,最大孔径为300nm左右,孔径分布窄,渗透率在4 000L/(m~2·h·MPa)左右.进一步以该微滤膜作为底膜,制备出了小孔径氧化铝(Al_2O_3)超滤膜和氧化锆(ZrO_2)纳滤膜.平均孔径为1μm的支撑体大大简化了纳滤膜的制备工艺流程,降低了能耗,提高了陶瓷纳滤膜的实际应用价值.该工作为非对称管式纳滤膜的制备及产业化提供了简单高效的方法.     

TiO2纳滤膜的制备及其离子截留性能

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出平均尺寸约1.2 nm的TiO2溶胶.采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的片状γ-Al2O3/α-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的TiO2纳滤膜.详细考察了煅烧温度对非担载膜(TiO2粉末)和TiO2纳滤膜性能的影响.在350℃的煅烧温度下制备出孔径约为1.5nm的TiO2纳滤膜,该膜对PEG的截留分子量为890,纯水渗透通量为5.3 L/(m2 h)(8×105Pa,20℃);并详细考察了该膜对NaCl、CaCl2、Na2SO4、MgCl2和Ni(NO3)25种溶液的截留性能.结果表明,在pH=4,压力5×105Pa的条件下,Ti-350膜对0.025 mol/L CaCl2和MgCl2溶液的离子截留率分别达到96.5%和92.8%.     

碳化硅纤维膜的制备及其含尘气体过滤性能

碳化硅陶瓷膜凭借其耐高温、耐腐蚀等优异性能广泛应用于含尘气体处理过程中，但是以碳化硅颗粒为原料制备的陶瓷膜孔隙率低，从而导致其气体渗透率偏小.而陶瓷纤维膜具有高孔隙率及透气性.本研究采用碳化硅纤维制备膜层，通过考察烧结温度、纤维含量、喷涂次数对膜性能的影响，最终在1 150℃下制得无缺陷的碳化硅纤维膜，该膜平均孔径为7.0μm,气体渗透率为448 m³/(m²·h·kPa).此外，该膜对PM0.3的截留率高于99.9%,过滤压降低于0.57 kPa,且具有良好的膜基结合力.     

介孔TiO_2膜的制备及其吸附性能研究

以钛酸四异丙脂为原料,采用粒子型溶胶路线制备出稳定的TiO2溶胶,通过浸渍涂膜法,在孔径为100nm的管式Al2O3微滤膜支撑体上制备出介孔TiO2膜。研究了介孔TiO2膜的制备过程对其完整性及孔结构的影响,同时考察了非负载介孔TiO2膜对染料酸性橙7和亚甲基蓝的吸附性能。在溶胶中加入适量的PVA和HPC,控制浸涂时间,在450℃焙烧1h可获得完整的介孔TiO2膜,膜厚约0.5μm,孔径分布于3~10nm。介孔TiO2膜对酸性橙7及亚甲基蓝吸附量随pH值变化,调节pH值可减少吸附造成的膜污染。     

高渗透性ZrO2中空纤维陶瓷超滤膜的制备研究

以采用相转化法制备的高渗透性中空纤维陶瓷微滤膜为支撑体,通过溶胶浸溃涂覆技术制备了小孔径ZrO2陶瓷超滤膜.研究了支撑体预处理、溶胶组成、热处理温度、涂覆次数等因素对制备的ZrO2超滤膜的微结构及性能的影响.结果 表明,适量钇的引入可使ZrO2形成稳定的立方萤石结构晶相,可避免膜层出现开裂.在优化的热处理温度、溶胶组成...     

湿化学法制备氧化锆超滤膜及其表征

以湿化学法制备的纳米氧化锆晶粒悬浮液为原料,在管式陶瓷微滤膜上制备了ZrO2超滤膜,用TEM考察了ZrO2晶粒悬浮液的性质,用N2吸附-脱附法和SEM对膜的结构、形貌与孔径分布进行了表征,考察了氧化锆悬浮液的浓度对膜的完整性的影响,并用不同分子量的葡聚糖对膜的截留性能进行了考察.实验表明:用该方法制备出的ZrO2膜完整无缺陷,孔径在16 nm左右,对葡聚糖的截留分子量为42 000 Da.     

多孔碳化硅及氧化铝/碳化硅复合膜的制备与性能

以碳化硅(SiC)为骨料,氧化铝(Al2O3)为烧结助剂,在空气气氛下反应烧结制备碳化硅多孔陶瓷支撑体,并配制Al2O3制膜液,采用浸浆法在支撑体表面进行涂膜.重点考察Al2O3添加量对支撑体的孔隙率、抗弯强度、微观形貌的影响与支撑体的抗热震性能;采用环境扫描电镜(SEM)观察膜层的微观形貌,并对膜层的气体渗透性能、抗热震性能等进行考察.结果表明,当烧结温度为1500℃、Al2O3添加质量数为10%时,支撑体的抗弯强度为31MPa、孔隙率为30%,气体渗透系数为4 000m3/(m2.h.0.1MPa),抗热震性能良好;制备的碳化硅陶瓷复合膜,其平均孔径为4.7μm,膜厚为110μm,气体渗透系数为1 917m3/(m2.h.0.1MPa),具有良好的抗热震性能.     

烧结法制备氧化锆-氧化铝复合微滤膜

采用悬浮粒子烧结法，在两种不同结构的α－Ａｌ２Ｏ３支撑体上制备出０．１７μｍ左右的管式氧化锆复合微滤膜，研究制膜条件对ＺｒＯ２／α－Ａｌ２Ｏ３复合微滤膜的成膜质量的影响，结果发现，要得以无缺陷膜，干燥烧结的温度及时间的适当控制尤为重要，温度为ｂＴｓ烽结２ｈ成膜较好。采用气体泡压法测定膜的孔径分布，并以纯水通量表征膜的渗透性能。     

改进浸浆法制备氧化钛/多孔钛复合微滤膜

金属陶瓷复合膜以多孔金属为载体、多孔陶瓷为活性分离层,结合了陶瓷膜和金属膜的优点,具有良好的工业应用前景。采用改进浸浆法制备氧化钛/多孔钛复合微滤膜。将氧化钛粉体分散到氧化钛溶胶中作为制膜液,以提高制膜液在多孔金属支撑体表面的润湿性.结果表明,相同温度下溶胶的表面张力远小于水的表面张力,溶胶分散制膜液的表面张力也远小于水分散制膜液的表面张力.由此明显地改变了制膜液和支撑体的润湿性能,从而可以制备得到连续完整的膜层.由于溶胶粒子对粒径较大的氧化钛颗粒的烧结促进作用,使得膜层可以在较低的温度下烧结.在850℃下烧结的膜层平均孔径为0.31μm,且分布较窄.膜层表面完整无缺陷,与支撑体结合情况良好,膜层厚度约为17μm.膜层N2渗透通量为6.6×105L/(m2.h)(0.1 MPa).