石油焦基管式炭膜孔結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度控制.pdf

1、炭膜是由含碳物質(zhì)經(jīng)高溫炭化制成的一種新型無(wú)機(jī)分離膜，與有機(jī)膜相比，不僅具有耐高溫、耐酸堿和化學(xué)溶劑以及較高的機(jī)械強(qiáng)度外，而且還具有均一的孔徑分布和較高的滲透能力及選擇性等優(yōu)點(diǎn)。在氣體分離和回收，腐蝕性液體的分離以及污水處理等方面將獲得廣泛的應(yīng)用。但是由于目前對(duì)炭膜膜孔分布缺乏有效的調(diào)控，僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。因此，探究各種有效的調(diào)孔方法，提高炭膜的機(jī)械強(qiáng)度，加快其在工業(yè)化的應(yīng)用是炭膜研究的主要方向。
　　 本論文選用石油焦為原料，采

2、用粘結(jié)成型方法制備管式炭膜?？疾炝嗽狭６鹊拇笮?，摻入中溫瀝青、酚醛樹(shù)脂、玉米淀粉等添加劑以及添加劑的添加量等對(duì)管式炭膜性能的影響。通過(guò)采用氣泡法測(cè)定孔徑及孔徑分布、通量測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試、SEM等多種手段對(duì)管式炭膜性能及形貌特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，其中管式炭膜的膜孔結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的控制是本實(shí)驗(yàn)研究的重點(diǎn)。
　　 研究表明，在不加入任何添加劑的情況下，隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，原料的平均粒徑不斷的減小，分布范圍明顯變窄；所制得的炭膜的孔徑隨

3、之減小，管式炭膜的強(qiáng)度隨之增大。因此合理地控制球磨時(shí)間可以調(diào)整炭膜的孔徑，并有效地提高管式炭膜的機(jī)械強(qiáng)度。以中溫瀝青為添加劑的炭膜的孔徑除最大孔徑大于原始孔徑外，其平均孔徑及最小孔徑均減??；以酚醛樹(shù)脂為添加劑時(shí)，炭膜最大孔徑、平均孔徑以及最小孔徑均增大。酚醛樹(shù)脂添加劑的加入使炭膜的孔徑增大而中溫瀝清則減小，但其強(qiáng)度相反；以淀粉為添加劑時(shí)炭膜的孔徑增大，但是其對(duì)炭膜的強(qiáng)度無(wú)影響。在球磨時(shí)間為2h一定的情況下，只有中溫瀝青為添加劑的炭膜的平

4、均孔徑減小，由無(wú)添加劑時(shí)的0.214um減小到0.174um其余三種添加的孔徑均增大，其中以田菁粉為添加劑的炭膜的平均孔徑由無(wú)添加劑時(shí)的0.214 um增大到0.319 um。中溫瀝青為添加劑的炭膜的強(qiáng)度值最大，抗壓強(qiáng)度達(dá)13.68N/mm，抗折強(qiáng)度達(dá)24.54MPa。而以田菁粉為添加劑的炭膜的強(qiáng)度值最小，抗壓強(qiáng)度達(dá)4.40 N/mm，抗折強(qiáng)度達(dá)5.65MPa。有機(jī)物萘的加入使炭膜的孔徑明顯增大，在不降低其強(qiáng)度的同時(shí)，其平均孔徑及最小孔