陶瓷膜的制備改性與性能研究.pdf

1、陶瓷分離膜作為一種新穎的分離介質(zhì)，具有熱穩(wěn)定性好、分離效率高、抗化學(xué)侵蝕、易清洗、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單并不產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)逐漸在石油加工、食品加工、廢水處理、醫(yī)藥技術(shù)、冶金工業(yè)、環(huán)境工程等方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是二十世紀(jì)末到二十一世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。 常見(jiàn)陶瓷膜的制備方法，比如漿料涂覆法、絲網(wǎng)印刷法、懸浮粒子浸涂法、流延法等都是以超細(xì)粉體懸浮液為前驅(qū)物，因此研究超細(xì)粉體懸浮液的性質(zhì)，制備穩(wěn)

2、定性、分散性良好的懸浮液是制備陶瓷膜的先決條件。論文的第二章詳細(xì)研究了氧化鋯漿料的制備與表征。商用的氧化鋁、YSZ(8mol％氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯)陶瓷膜由于表面含有大量的羥基官能團(tuán)而表現(xiàn)為高親水性，而在一些油水分離、滲透蒸發(fā)脫鹽等應(yīng)用中需要高疏水性陶瓷膜，論文的第三章研究了氧化鋁和YSZ的表面性質(zhì)，以及使用有機(jī)氯硅烷對(duì)其進(jìn)行表面改性，得到高疏水性陶瓷膜。雖然商品化的氧化鋁基陶瓷膜具有優(yōu)良的耐熱酸腐蝕性，但昂貴的原料粉體和高的燒結(jié)成溫度又

3、使其造價(jià)過(guò)高，并且耐強(qiáng)熱堿性很差，這促使我們尋找更適合的支撐體原料。論文的第四章對(duì)堇青石和氧化鋁支撐體的耐腐蝕進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)堇青石具有較好的耐強(qiáng)熱堿腐蝕性，并且原料價(jià)格低廉，燒結(jié)溫度低，是一種很有前途的陶瓷膜支撐體材料。 第二章研究了氧化鋯穩(wěn)定漿料的制備與表征。(1)我們選擇價(jià)格低廉的PAA(聚丙烯酸)作為穩(wěn)定漿料的分散劑和穩(wěn)定劑，為了防止膜在燒結(jié)過(guò)程中由于相變的體積變化帶來(lái)的膜缺陷，采用YSZ超細(xì)粉體，它能在常溫和較高溫度穩(wěn)

4、定在四方相，從而避免膜缺陷的產(chǎn)生。(2)傳統(tǒng)的沉降高度的測(cè)量方法不適合比較穩(wěn)定漿料的表征，因此我們首次擴(kuò)展了沉降高度的測(cè)量方法，自制測(cè)量?jī)x器，并給出了沉降高度的定義(H<,沉降>=(W<,4>-W<,1>)/W<,0>)。并首次提出“沉降曲線”和“理想沉降曲線”的概念，為穩(wěn)定性相近的漿料之間的對(duì)比提供了表征手段。(3)使用“沉降曲線”的測(cè)量手段，綜合考察pPH、PAA的含量、固含量、乙醇含量等條件對(duì)漿料穩(wěn)定性的影響，并給出了制備穩(wěn)定氧化

5、鋯漿料的優(yōu)化條件。 第三章研究了氧化鋁和YSZ的表面性質(zhì)和疏水改性。(1)以有機(jī)氯硅烷為前驅(qū)體，對(duì)具有親水性質(zhì)的Al<,2>O<,3>和YSZ陶瓷膜進(jìn)行了疏水改性，制得的疏水膜水通量降低為原來(lái)的1/10左右。(2)首次提出一種表征粉體表面親水性質(zhì)的方法“低溫失重法”。這種方法簡(jiǎn)單有效，可對(duì)不同粉體的親水性質(zhì)作對(duì)比。(3)研究發(fā)現(xiàn)，單位表面積的YSZ比單位表面積的氧化鋁具有更多羥基基團(tuán)，宏觀表現(xiàn)為更好的親水性，經(jīng)過(guò)有機(jī)氯硅烷改性后

6、疏水性更好。第四章對(duì)堇青石和氧化鋁支撐體的耐腐蝕進(jìn)行了研究。(1)堇青石相對(duì)氧化鋁具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如原料價(jià)格低廉，燒結(jié)溫度低，熔點(diǎn)僅為1465℃(氧化鋁的熔點(diǎn)為2050℃)，更低的熱膨脹系數(shù)(理論值：1.0-2.0×1.0<'-6> K<'-1>，20℃～800℃)。我們實(shí)驗(yàn)室以堇青石為原料制得了陶瓷支撐體。(2)通過(guò)對(duì)自制的堇青石支撐體和商用的氧化鋁支撐體的強(qiáng)熱酸堿的腐蝕性研究，發(fā)現(xiàn)氧化鋁支撐體的耐熱酸效果好，而耐熱堿效果很差；堇青石