γ-Al2O3中孔陶瓷膜的制备及表征

以粒径为0.3～0.4 μm的α-Al₂O₃为原料,通过悬浮液真空抽吸法,制备出平均孔径约为70 nm的完整无缺陷的片状α-Al₂O₃支撑体;以仲丁醇铝为前驱体,采用颗粒溶胶路线制备出稳定的Boehmite溶胶,以此溶胶采用浸浆法,在制备的α-Al₂O₃支撑体上制备出完整无缺陷的γ-Al₂O₃中孔膜,并考察了烧成温度对γ-Al₂O₃中孔膜性能的影响。结果表明,本文制备出的γ-Al₂ O₃膜的孔径约为3 nm,对PEG的截留分子量为2800～5300,纯水渗透通量为11.5～25.9 L.m^-2.h^-1［7.6×10⁵ Pa,（14±1）℃］。说明在孔径为70 nm左右的载体上直接制备孔径为3 nm的完整的中孔膜是可行的。     

Preparation and characterization of mesoporous γ-Al2O3 membranes

以粒径为0.3～0.4 μm的α-Al₂O₃为原料,通过悬浮液真空抽吸法,制备出平均孔径约为70 nm的完整无缺陷的片状α-Al₂O₃支撑体;以仲丁醇铝为前驱体,采用颗粒溶胶路线制备出稳定的Boehmite溶胶,以此溶胶采用浸浆法,在制备的α-Al₂O₃支撑体上制备出完整无缺陷的γ-Al₂O₃中孔膜,并考察了烧成温度对γ-Al₂O₃中孔膜性能的影响。结果表明,本文制备出的γ-Al₂ O₃膜的孔径约为3 nm,对PEG的截留分子量为2800～5300,纯水渗透通量为11.5～25.9 L.m^-2.h^-1［7.6×10⁵ Pa,（14±1）℃］。说明在孔径为70 nm左右的载体上直接制备孔径为3 nm的完整的中孔膜是可行的。     

TiO_2中孔膜的制备及对Ni~(2+)的截留性能

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过颗粒溶胶路线制备出平均粒径为41nm的TiO2溶胶,并以此溶胶制备出稳定的制膜液。采用浸浆法,经过一次涂膜和在400～600℃烧成,在平均孔径约为70nm的片状α-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的截留分子量小于10000的TiO2中孔膜。考察了烧成温度对非担载TiO2粉末和TiO2中孔膜性能的影响。结果表明:在400℃烧成3h可制备出孔径为4.7nm的TiO2中孔膜,其对PEG的截留分子量为8150,在0.8MPa,20℃下,纯水渗透通量为30L/(m2·h),对pH=3的Ni(NO3)2溶液的截留率达到95.14%。     

ZrO2中孔膜的制备及其耐酸碱腐蚀性能

以正丙醇锆为前驱体,通过颗粒溶胶路线制备ZrO2溶胶,并以此溶胶制备出稳定的制膜液. 采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为70 nm的片状a-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的孔径小于10 nm的中孔ZrO2陶瓷膜,详细考察了烧成温度对ZrO2粉末和ZrO2中孔膜性能的影响. 在450℃的烧成温度下制备出孔径约为7 nm的ZrO2中孔膜,该膜对PEG的截留分子量为19500,在原料液侧压力为0.76 MPa、温度(23±1)℃条件下,纯水渗透通量为30~35 L/(m2×h). 经HNO3(pH=2)和NaOH(pH=13)溶液动态腐蚀后的ZrO2中孔膜对PEG截留分子量的变化表明,所制ZrO2膜具有较高的耐酸碱腐蚀性能.     

微孔SiO_2膜在水蒸气条件下的稳定性能

以正硅酸乙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出稳定的SiO2溶胶和制膜液,采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的γ-Al2O3中孔膜上制备出完整无缺陷的SiO2微孔膜,考察了烧成温度对SiO2粉末和SiO2微孔膜气体渗透性能的影响.结果表明,在400～800℃焙烧温度下制备的SiO2膜在200℃及0.3MPa条件下对He的渗透通量为(7.29～12.7)×10-7mol/(m2·s·Pa),600℃下烧成的膜的理想分离因子分别为98(He/CO2),49(He/O2),64(He/N2),79(He/CH4)和91(He/SF6),具有分子筛分效应.微孔SiO2膜在水蒸气条件下的稳定性能取决于膜的烧成温度,400,600和800℃烧成的膜的水蒸气稳定压力分别为8,200和200kPa.     

炭黑分散法制备双重孔分布的γ-Al2O3载体

采用表面活性剂分散炭黑的方法对γ-Al2O3进行扩孔,制备出孔径较大且孔分布集中的γ-Al2O3载体。主要考察了炭黑类型、炭黑用量及炭黑分散性,如分散剂类型、用量、超声时间等对γ-Al2O3孔径分布的影响。结果表明,传统的炭黑扩孔法存在用量大的缺点,采用分散剂结合超声处理的方法可在较低炭黑用量下(<10%)取得良好的扩孔效果,制备出孔径分布集中于6 nm和10～20 nm(或20～30 nm)的γ-Al2O3载体。     

假凝胶法制备Al2O3微滤分离膜的研究

以无机盐Al(NO3) 3和氨水NH3·H2 O为原料 ,以盐酸HCl为胶溶剂制备出稳定透明的勃姆石溶胶 ,往溶胶中加入一定量的PVA溶液和平均粒径 15nm、10 0nm或 60 0nm的Al2 O3微粉制备出假溶胶 ,采用浸渍法工艺将假溶胶涂覆在平均孔径为 1.18μm的α -Al2 O3载体上 ,经过热处理制备出孔径为 84nm的无缺陷的微滤膜     

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)。     

非水解溶胶—凝胶法制备高活性γ-Al2O3粉体研究

以异丙醚与无水氯化铝为原料,以二氯甲烷为溶剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备出氧化铝凝胶,经干燥和高温煅烧后得到具有介孔结构的γ-氧化铝粉体。通过XRD、SEM以及BET研究了氧化铝粉体的物相、形貌以及孔径分布。结果表明,采用非水解溶胶—凝胶法可以制备出γ-Al2O3氧化铝粉体,粉体平均粒径在90 nm左右,平均孔径为23.4 nm,孔容为0.92 cm3/g,比表面积为145.7 m2/g。     

非对称氧化铝陶瓷超滤膜的研制及性能测试

采用固体颗粒烧结法制作膜载体,溶胶-凝胶法制备α-Al2O3薄膜,制作了非对称氧化铝复合陶瓷超滤膜。密度为2.703g/cm3,孔隙率为23.51%。用铬黑T、甲基橙等作为探针分子,对制作的超滤膜孔径进行了测定,结果表明,本超滤膜截留相对分子质量在327～417,即膜孔径约为2nm。透水率为2000～3450mL/m2·h。     

非对称氧化铝陶瓷膜微滤管的制备

本实验采用固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法,在以α-Al2O3为主要原料的圆形多通道管式陶瓷支撑体上成功地制备出了性能良好Al2O3非对称复合陶瓷膜微滤管。通过SEM、EPMA分析,微滤陶瓷管膜层表面中有均布的气孔、窄的孔径分布。并探讨了挤出工艺制度、镀膜工艺制度、热处理制度对制备非对称陶瓷膜微滤管性能的影响。     

高性能炭分子筛膜支撑体的制备研究

采用湿法球磨与粒子烧结相结合的方法,以α-Al2O3为主要原料,干压成型法制备出性能较高的炭分子筛膜支撑体.经过各种表征手段分析,所得支撑体具有均布的孔隙结构和较窄的孔径分布,并探讨了致孔剂种类、干燥制度、烧结温度及球磨时间对炭分子筛膜支撑体性能的影响.结果表明,1 250℃下烧结然后保温2h、球磨时间为4h时,制备的高渗透通量炭分子筛膜支撑体平均孔径为0.4μm、孔隙率为46％.     

多孔氧化铝支撑体的制备与表征

以α-Al2O3粉末为骨料,采用塑性挤压成型技术和固态粒子烧结法制备Al2O3多孔陶瓷支撑体。研究了粘结剂和成孔剂的种类对支撑体性能的影响。研究结果表明:通过选用合适的粘结剂和成孔剂,可制得孔径分布窄、孔隙率高的支撑体。     

γ-Al2O3薄膜对基体适应性的研究

采用Sol-gel法制备γ-Al2O3膜，并在不同基体上进行了涂膜实验。结果表明，γ-Al2O3薄膜对于α－Al2O3基体的适应性最好。通过对α－Al2O3基体分析发现，基体成型时所加的压力及烧成后基体的孔径大小对γ-Al2O3膜形成有很大的影响。     

Al_2O_3/316L整体式催化剂载体的制备与表征

以拟薄水铝石作为γ-Al2O3催化剂载体的前驱体,HNO3为胶溶剂,制备预涂敷铝溶胶浆液。以γ-Al2O3、拟薄水铝石、铝溶胶、聚乙烯醇(PVA)制备二次涂覆浆液。采用预涂敷和二次涂敷两步法,在酸洗后的316 L不锈钢表面浸渍提拉涂敷浆液,经烧结制备出γ-Al2O3/316L整体式催化剂载体。采用SEM,BET,XRD,EDS对载体的形貌特征和物相组分进行了分析,并用超声波震荡法对载体和基体的附着力进行了测试。结果表明:通过酸处理可使基体表面产生多孔结构,经2次焙烧,可以有效地提高载体的附着力,超声波振荡法测定载体平均质量损失率为1.24%。所制备的γ-Al2O3催化剂载体孔径适宜,主要在3 nm和10 nm之间,和常用催化剂载体孔径相近。γ-Al2O3催化剂载体生长均匀光滑,无裂痕,比表面积大,为234 m2/g,孔隙连通性好。     

溶胶-凝胶法制备CuO/γ-Al203催化吸附剂

采用溶胶-凝胶法制备纯γ-Al2O3颗粒和CuO/γ-Al2O3吸附剂颗粒,研究制备吸附剂工艺中的各种影响因素,得到最佳的制备工艺参数.在最优条件下制备得到的CuO/γ-Al2O3吸附剂具有较大比表面积、孔容和均匀的孔径分布,并对工艺进行了改进,如省去冲洗过程、增大溶胶浓度和提高氧化铜的有效负载量.对比分析了改进工艺前、后吸附剂的孔结构特征,简化后的制备工艺不仅缩短吸附荆制备周期,也降低吸附剂制备成本.对吸附剂进行了脱硝性能研究,结果表明,改进溶胶凝胶法制备得到的CuO/γ-Al2O3催化剂在(250～400)℃,脱硝率维持在85%以上,活性高于浸渍法制备的同类型的吸附剂.     

海藻酸辅助制备氧化铝小球的乳液扩孔研究

前期开发的海藻酸辅助法制备氧化铝小球,具有颗粒在水中成型、能耗低与生产过程绿色无污染等特点。在此基础上,结合广泛应用于介孔及大孔材料制备上的乳液模板法,对γ-Al2O3小球进行扩孔,制备了总孔容及平均孔径较大的球形γ-Al2O3,以氮吸附-脱附、机械强度测定仪、XRD、SEM、TG等方法对样品进行表征,考察了乳液类型、乳液用量对γ-Al2O3小球孔结构及其他理化性质的影响。结果表明:乳液质量分数为10%(以PB质量为100%)时,所制备的γ-Al2O3小球的总孔容可达0.7 cm3/g左右,平均孔径可达10 nm左右,孔径分布较集中;少量乳液的添加不会影响γ-Al2O3小球的晶相,此外,在高温煅烧过程中,所添加乳液较易充分燃烧,因此不会引入积炭问题。     

添加剂对γ-Al2O3陶瓷膜微孔结构的影响

以化学纯异丙醇铝为原料,采用溶胶凝胶法制备了γ-Al2O3陶瓷膜。研究了曲拉通(C34H62O11)、N,N-二甲基甲酰胺、硝酸镧等添加剂对γ-Al2O3陶瓷膜的微孔结构的影响,利用比表面积分析对陶瓷膜的性能进行了表征。结果表明：在γ-Al2O3陶瓷膜制备过程中,添加有机添加剂后,所制备的陶瓷膜的孔径、比表面积均变大。陶瓷膜经过高温热处理后,孔径急剧增大。在陶瓷膜的制备过程中引入硝酸镧,可以有效地抑制孔径的增大。化学添加剂可以起到改变陶瓷膜孔形状的作用。     

负载型氧化铝无机膜的制备与表征

以无机铝盐为基本材料，采用溶胶-凝胶法，在实验室自制的多通道管状α-Al2O3支撑体上浸渍成膜。实验考察了有机粘结剂、增塑剂和干燥过程控制剂对膜性能和孔径的影响，并用SEM、孔径分布、平均孔径和截留率等测试方法对氧化铝无机膜的性能进行了表征。     

介孔-大孔分布活性氧化铝的制备与表征

研究以Al2(SO4)3和NaAlO2为原料并流合成拟薄水铝石,经煅烧得到γ-Al2O3;分别考察了反应温度、反应液pH、反应物浓度和加入PEG对制备γ-Al2O3的比表面积、堆密度、孔容、孔分布的影响,采用X射线衍射、BET、压汞法等方法对γ-Al2O3进行了表征,制备出符合长链烷烃脱氢催化剂所用的介孔-大孔分布的活性氧化铝载体.表征结果显示,制备适宜介孔-大孔孔径分布的γ-Al2O3的较好条件为:反应液的pH为7、反应温度为70℃、NaAlO2的浓度为123 g/L、Al2(SO4)3的浓度为56 g/L 、反应时间为1 h、老化时间为2 h、700℃下煅烧.