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，具有熱穩(wěn)定性好、分離效率高、抗化學侵蝕、易清洗、使用壽命長、節(jié)能、生產設備簡單并不產生污染等優(yōu)點。已經逐漸在石油加工、食品加工、廢水處理、醫(yī)藥技術、冶金工業(yè)、環(huán)境工程等方面得到越來越廣泛的應用，被認為是二十世紀末到二十一世紀中期最有發(fā)展前途的高新技術之一。 常見陶瓷膜的制備方法，比如漿料涂覆法、絲網印刷法、懸浮粒子浸涂法、流延法等都是以超細粉體懸浮液為前驅物，因此研究超細粉體懸浮液的性質，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而表現為高親水性，而在一些油水分離、滲透蒸發(fā)脫鹽等應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，以及使用有機氯硅烷對其進行表面改性，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成溫度又

3、使其造價過高，并且耐強熱堿性很差，這促使我們尋找更適合的支撐體原料。論文的第四章對堇青石和氧化鋁支撐體的耐腐蝕進行了研究，發(fā)現堇青石具有較好的耐強熱堿腐蝕性，并且原料價格低廉，燒結溫度低，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，為了防止膜在燒結過程中由于相變的體積變化帶來的膜缺陷，采用YSZ超細粉體，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生。(2)傳統的沉降高度的測量方法不適合比較穩(wěn)定漿料的表征，因此我們首次擴展了沉降高度的測量方法，自制測量儀器，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比提供了表征手段。(3)使用“沉降曲線”的測量手段，綜合考察pPH、PAA的含量、固含量、乙醇含量等條件對漿料穩(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的表面性質和疏水改性。(1)以有機氯硅烷為前驅體，對具有親水性質的Al<,2>O<,3>和YSZ陶瓷膜進行了疏水改性，制得的疏水膜水通量降低為原來的1/10左右。(2)首次提出一種表征粉體表面親水性質的方法“低溫失重法”。這種方法簡單有效，可對不同粉體的親水性質作對比。(3)研究發(fā)現，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，宏觀表現為更好的親水性，經過有機氯硅烷改性后

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