多孔陶瓷濾球制備與模擬研究.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，污水的排放數(shù)量和種類越來越多，如何高效地進(jìn)行污水處理是世界性的難題，研制氣孔率高、化學(xué)性能穩(wěn)定耐腐蝕性好、使用壽命長的新型過濾材料對各種廢水進(jìn)行有效處理具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文針對重金屬離子污水，研究了多孔陶瓷濾球的制備工藝、性能指標(biāo)和影響因素，并采用改進(jìn)的Monte Carlo 方法在二維上模擬了在氣-液-固三相體系下晶粒生長過程，為多孔陶瓷的設(shè)計(jì)與制備提供理論指導(dǎo)。通過研究，得出以下結(jié)論：

2、　　 (1)選用建筑用沙和粘土為骨料，綜合采用顆粒堆積和添加造孔劑法，研制出了多孔陶瓷濾球。沙子質(zhì)多孔陶瓷濾球的氣孔率范圍為17.28[％]～44.57[％]，抗壓強(qiáng)度范圍為10.52～27.65Mpa，體積密度范圍為1.48～1.97g·cm-3。粘土質(zhì)多孔陶瓷濾球的顯氣孔率為62.41[％]，體積密度為1.12g·cm-3，抗壓強(qiáng)度大于20MPa。
　　 (2)通過對多孔陶瓷濾球制備工藝的研究，發(fā)現(xiàn)其氣孔率受燒結(jié)溫度、保溫

3、時(shí)間和造孔劑的含量的影響。氣孔率隨燒結(jié)溫度的升高而降低，隨保溫時(shí)間的增加而呈降低趨勢，隨造孔劑加入量的增加而增大；而其抗壓強(qiáng)度和體積密度的變化規(guī)律則相反。通過對比分析得出最佳工藝參數(shù)為：骨料為建筑用沙時(shí)，燒結(jié)溫度1150℃，保溫時(shí)間30min，造孔劑加入量10[％]；骨料為粘土?xí)r，燒結(jié)溫度為1125℃，保溫時(shí)間為60min，造孔劑加入量為25[％]。
　　 (3)通過對多孔陶瓷空洞微觀結(jié)構(gòu)的觀察，發(fā)現(xiàn)濾球包含有通孔和閉孔，通孔大

4、多是三維連通的孔道，尺寸為幾微米，在孔壁上可以看到有很多的微孔；閉孔小而不均勻，尺寸為幾百至幾十納米，形狀不規(guī)則，以圓形孔洞為主，大部分相互獨(dú)立。
　　 (4)采用改進(jìn)的Monte Carlo 方法在二維上模擬了在氣-液-固三相體系下晶粒的各向同性和各向異性生長，并得到了與實(shí)際基本相符合的結(jié)果。結(jié)果表明：各向異性的界面能的差值越大越有利于各向異性晶粒的生長，結(jié)果越接近實(shí)際。對比了不同的各向異性模型在模擬晶粒生長上的特點(diǎn)，探討了各