高鋁粉煤灰多孔陶瓷膜管的制備及其性能研究.pdf

1、陶瓷膜管的結(jié)構包含支撐體，過渡層和過濾層三個部分。本文以固體廢棄物高鋁粉煤灰為原料，使用添加造孔劑的方法制備高鋁粉煤灰陶瓷膜管支撐體，探究其中間過渡層陶瓷膜和過濾層陶瓷膜的涂覆和燒結(jié)工藝。使用一系列手段對高鋁粉煤灰多孔陶瓷的物相組成、抗彎強度、孔隙率、孔徑分布以及顯微形貌等方面進行表征和測試，并使用Makipirtti-Meng經(jīng)驗速率方程分析高鋁粉煤灰多孔陶瓷的燒結(jié)動力學。高鋁粉煤灰多孔陶瓷膜管在過濾性能和機械強度方面與傳統(tǒng)的氧化鋁多

2、孔陶瓷膜管相媲美，但是其制造成本大大降低，不僅可以解決令人頭疼的固體廢棄物環(huán)境污染問題，還可以“以廢治廢”，具有較高的社會意義以及一定的經(jīng)濟價值。
　　本文以高鋁粉煤灰為原料，淀粉和堿式碳酸鎂作為造孔劑，添加高分子粘結(jié)劑，分別在1200-1500℃燒結(jié)溫度下制備5組不同含量的多孔陶瓷樣品，并測試其孔隙率、收縮率、氣通量、水通量、抗折強度等性能。實驗結(jié)果表明，燒結(jié)溫度和造孔劑的種類和含量對多孔陶瓷的性能影響顯著。堿式碳酸鎂造孔作用明

3、顯優(yōu)于淀粉，且隨著造孔劑含量的增高，孔隙率，氣通量，水通量逐漸升高，抗折強度略有降低。隨著燒結(jié)溫度的升高，氣通量、水通量先增后減，在1350℃時達到最大值4854.24 m3m-2h-1bar-1、48.61 m3m-2h-1bar-1。綜合考慮，添加質(zhì)量分數(shù)為20％的堿式碳酸鎂作為造孔劑，在1350℃溫度下燒結(jié)2h，制備得到的高鋁粉煤灰多孔陶瓷支撐體性能最佳。
　　使用浸漬涂覆法在高鋁粉煤灰支撐體上涂覆粒徑為5μm的陶瓷粉體顆粒

4、層，獲得平均孔徑為1.22μm的中間過渡層;涂覆粒徑為500hm的陶瓷粉體顆粒層獲得平均孔徑為0.45μm的過濾層陶瓷膜。通過對其力學性能、過濾性能以及顯微形貌的研究，探討得出:中間過渡層陶瓷膜在1400℃溫度時燒結(jié)2h，過濾層陶瓷膜在1000℃溫度時燒結(jié)2h得到的氧化鋁陶瓷膜具有較佳的機械性能，抗彎強度為8.31MPa，能夠滿足日常工作需求;同時它還具有良好的滲透性，其氣通量為2222.2m3m-2h-1bar-1，孔徑分布窄，過濾精

5、度高。
　　使用Makipirtti-Meng經(jīng)驗速率方程分析處理高鋁粉煤灰多孔陶瓷樣品的階梯等溫收縮(SID)數(shù)據(jù)，計算其燒結(jié)活化能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高鋁粉煤灰多孔陶瓷在燒結(jié)過程中只有一種燒結(jié)機制:1250-1400℃，其燒結(jié)活化能為679.28kJ/mol。燒結(jié)機理可以理解為高鋁粉煤灰中的Al2O3和SiO2隨著溫度的升高逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟獊硎?3 Al2O3·2SiO2)的燒結(jié)過程。此外，該計算結(jié)果進一步驗證了陶瓷原料物相越復雜，雜質(zhì)越