非对称碳化硅陶瓷过滤膜的研究

摘要

无机陶瓷膜凭借其耐高温，耐酸碱，化学稳定性好等诸多优点，广泛应用于纺织、电子、冶金、石油、工业废水、食品等多个领域，随着科技发展，其应用范围也将进一步扩展。碳化硅材料强度高、耐高温、耐腐蚀等一系列优点，决定了碳化硅陶瓷膜将会有更加广泛的用途。近年来，碳化硅的生产工艺更加成熟，其合成方法多样化，价格低廉，质量也越来越高，综上所述，非对称碳化硅蜂窝陶瓷膜将会有广阔的市场前景。
　　本实验在制备非对称多孔碳化硅陶瓷膜时，以高强度和可控孔径的多孔碳化硅蜂窝陶瓷膜支撑体和可控孔径的过滤膜为研究目标，系统研究了烧结温度、实验配比和不同种类碳化硅对多孔碳化硅蜂窝陶瓷膜支撑体的性能影响，同时研究了影响膜厚度和膜孔径的因素。主要研究内容如下：
　　（1）对挤出成型工艺制度进行研究，确定了塑化剂的种类和用量，确定了混料、练泥、陈腐和挤出的条件，并对不同用水量挤出的碳化硅蜂窝陶瓷进行表观性能分析，确定最佳用水量为27%。
　　（2）系统分析了烧成温度、不同实验配合比对多孔碳化硅蜂窝陶瓷抗折强度、孔隙率、孔径和纯水通量的影响。发现编号FA08的碳化硅最佳烧结温度为2200℃，配合比中碳化硅含量为90wt%时，支撑体的性能最佳。
　　（3）在最佳烧结温度和最佳配方条件下，研究了不同种类碳化硅对多孔碳化硅蜂窝陶瓷性能的影响，发现不同种类的碳化硅对支撑体的孔径分布、抗折强度和纯水通量都有较大的影响，且支撑体的孔径分布都有往大孔径方向延展趋势，碳化硅种类不同延展趋势也不同。
　　（4）确定了涂膜浆料的制备工艺，确定了最佳涂膜时间为8s，研究了涂膜浆料浓度和碳化硅种类对膜厚度的影响，分析了1400℃与2000℃下膜孔径的变化与显微结构的变化。
　　（5）研究了聚碳硅烷添加量对膜孔径的影响，随着其添加量增加，平均孔径有所减小，孔径分布越窄，且用编号为FA10的碳化硅粉，在聚碳硅烷添加量为10wt%，制备出了平均孔径大小为0.225μm，窄分布的碳化硅陶瓷膜。

目录

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第一章 绪 论

1.1概述

1.2陶瓷膜的基本结构

1.3非对称陶瓷膜分离原理

1.4非对称陶瓷膜的制备方法

1.5非对称陶瓷膜在分离领域应用

1.6本课题的提出

第2章 实验原料、设备及方法

2.1实验原料及设备

2.2实验方法

2.3测试及表征

第3章 陶瓷膜支撑体的制备研究

3.1引言

3.2配方设计及混料

3.3挤出工艺制度的研究

3.4支撑体的干燥工艺

3.5支撑体的排胶工艺与烧成工艺

3.6泥料用水量对挤出成型的影响

3.7本章小结

第4章 碳化硅陶瓷膜支撑体的性能分析

4.1引言

4.2烧结温度对支撑体性能的影响

4.3配方设计对支撑体性能的影响

4.4碳化硅种类对支撑体性能的影响

4.5碳化硅陶瓷膜支撑体耐酸碱性

4.6本章小结

第5章 碳化硅陶瓷膜的制备

5.1引言

5.2碳化硅稳定悬浮浆料的制备

5.3碳化硅陶瓷膜厚度的研究

5.4烧结温度对陶瓷膜性能的影响

5.5 PCS添加量对孔径的影响

5.6不同种类碳化硅对陶瓷膜孔径的影响

5.7本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢