多孔陶瓷支撑体膜材料的制备与性能表征.pdfVIP

第 1 7卷 第 1期 膜 科 学 与 技 术 Vo】．1 7 N0 1 1997年2月 MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGY Feb．1997 多孔陶瓷支撑体膜材料的制备与性能表征 ／ ，，， ’ ． 耀 学 2 30026) V／ (中国科学技术大学材料科学与工程系．合肥 吖 『17 ／ ／0摘 要 研究了。一A1 O 多孔陶瓷的性能与起始粉的粒径、成孔剂的用量等圈素的 地制备出具有实用价值的单通道和多通道的管状支撑体陶瓷膜．研究了烧成制度对 性能的影响 测定7管膜的孔径分布、孔隙率、透气和透水性 及机械强度． ， ．j 关键词 挤压成型 。A1。O 多孔陶瓷膜 多孔陶瓷支撑体 孔径分布 渗透流曰冀 通量 } 1 t 分类号 TB4-84 5 『 u 、 无机分离膜具有分离效率高、节约能源、耐热性能和耐化学腐蚀性能好、结构稳定不变形 等突出优点，而受到人们的重视 多孔无机膜可分为对称膜和非对称膜．对称陶瓷膜一般是指 孔径为亚微米到数微米的多孔陶瓷膜，可直接用于工业过滤，并在除尘、汽车尾气处理等方面 有着良好的应用前景；这种多 L陶瓷膜又可以用作支撑体，在上面制备一层或多层孔径较小的 分离膜成为非对称膜，可用于微滤、超滤、反渗透等液体分离和基于Knudsen扩散机制的气体 分离以及集反应、分离、催化于一体的膜反应器 ： 作为分离膜的多孔陶瓷材料，要求具有良好的微结构，适宜的孔径大小和分布，较高的孔 隙率和机械强度；对于工业上应用还必须具有大的膜面积和体积比和高的传质渗透通量 目前，有关各种分离膜的制备研究与表征的文献较多，而对于多孔陶瓷支撑体膜材料的制 备方法及有关的研究，文献报道却很少 尽管国外已有商品化的陶瓷微滤膜和超滤膜．但其支 撑体的制备工艺则是高度商业机密．最近黄肖容等[ 报道了用熔模离心法制备高纯氧化铝基 质膜管．可以一次获得孔径由大到小逐渐过渡的梯度管，既可直接作为微滤膜管，也可以作为 支撑体管．但这种工艺难以用于制备多通道膜管． 多孔陶瓷可用多种工艺方法成型，诸如，传统的注浆成型法、加压成型法和挤压成型法．然 后进行烧制．挤压成型工艺可以制备等截面的管形膜，其截面可 是圆形或多边形，同时可以 制成单管或多通道．是一种制备高膜面积和体积比的实用化多孔陶瓷重要方法． 本文研究了多孔u-Al O。陶瓷的孔径大小及分布、孔隙率、微结构等的影响因素；用挤压 成型方法和一定烧成制度制备出单通道和多通道的。一A1：O 多孔陶瓷管膜，并对其微结构与 修改稿收到日期：1 996 09—20 第一作者：男，3O岁．博士研究生，讲师 、 膜 科 学 与 技 术 第17卷 性能进行了表征． 1 实验部分 1．1 样品的制备 1)片状样品的制备 在不同粒径的a-A1 O。粉中，分别加入不同比例的成孔剂(例如不同粒径的碳粉)，混合均 匀后，在一定压力下压成713 mm的圆片．在700℃时保温5小时，升温速率为1 50℃／h，在 一 定滴度下烧戚． 2)单管与多通道管状陶瓷膜的制备 用a-A1zO 粉和适当的有机聚合物类粘合剂、溶剂、增塑剂和润滑剂等添加剂混合制成塑 性坯料，在真空挤管机上挤管．湿管在一定的条件下干燥