【摘要】：本文以碳化硅粉為主要原料,通過加入分散劑、乙醇和水成功制備出分散性和穩(wěn)定性良好的低濃度碳化硅漿料,并以此為基礎(chǔ),分別采用浸漿法和噴涂法在碳化硅支撐體上進行涂覆,干燥,高溫燒結(jié)制備出性能優(yōu)異的純碳化硅陶瓷膜。首先研究了球磨時間、pH、分散劑、固含量、顆粒級配對碳化硅陶瓷漿料的單因素影響。其分析結(jié)果表明:碳化硅漿料球磨時間從1小時至3小時,漿料顆粒逐漸分散,粒徑變小,在球磨4小時后顆粒則呈先團聚現(xiàn)象;隨著漿料pH值的升高,漿料Zeta電位絕對值呈先增后減的趨勢,在pH為8時最大,同時,漿料的粘度、沉降高度和透光率呈類似趨勢;隨著TMAH添加量的增加,漿料粘度呈先減后增的趨勢,Zeta電位絕對值呈先增后減的趨勢,在添加量為1.6%時,粘度最小,Zeta電位絕對值最大;隨著CMC-Na添加量的增加,漿料粘度呈先增后減的趨勢,在添加量為0.4%時有極大值,此時漿料沉降高度和透光率最低;隨著漿料固含量的增加,漿料粘度和沉降高度呈增加趨勢;改變碳化硅顆粒的級配,在m(F1):(F2)=7:3時,漿料的粘度最小。為了進一步探究固含量、TMAH、CMC-Na、pH對漿料和陶瓷膜的影響因素主次,在上述基礎(chǔ)上設(shè)計了L9(3~4)正交實驗。其結(jié)果表明:漿料的粘度和沉降高度受固含量影響最大,陶瓷膜的平均孔徑大小受CMC-Na添加量影響最大。綜合考慮確定漿料最佳配方為:固含量為6%,pH為9,TMAH添加量為1.6%,CMC-Na添加量為0.4%。其次,研究了顆粒級配、固含量、燒結(jié)溫度對一次涂膜后的陶瓷膜微觀形貌、物相、孔徑分布、純水通量的影響。實驗結(jié)果表明:樣品燒結(jié)后的物相均為6H-SiC,采用噴涂法,顆粒級配為m(F1):m(F3)=5:5,燒結(jié)溫度為2050℃時,陶瓷膜表面平整,無明顯缺陷,顆粒圓潤,顆粒大小無明顯長大,膜層厚度約為20μm,孔徑分布為0.67μm~1.89μm,平均孔徑為1.154μm,純水通量為15 m~3/(m~2·h)。第三,研究了顆粒級配、燒結(jié)溫度對二次涂膜后的陶瓷膜微觀形貌、物相、孔徑分布的影響。實驗結(jié)果表明:樣品燒結(jié)后物相均為6H-SiC,采用噴涂法,顆粒級配為m(F3):m(F4)=7:3,燒結(jié)溫度為1900℃時,陶瓷膜表面無缺陷,膜層強度較高,膜層厚度約為50μm,顆粒圓潤,孔徑分布為0.4μm~0.7μm,平均孔徑大小為0.6139μm。
【圖文】：

耐高溫、耐強酸強堿腐蝕；(2) 相對其他無機膜具有較大的通量壓力降；(3) 易于反吹、過濾效率高；(4) 具有良好的熱穩(wěn)定性壽命長，多次使用過后依然能保持過濾效率。碳化硅陶瓷膜能嚴苛的環(huán)境，，能夠廣泛應用于油水分離、生物醫(yī)藥、氣固分離眾多領(lǐng)域，是一種有望取代其他無機膜材料的新型分離膜[14-16]

這些晶型均可列入六方系軸內(nèi)，4H 為四層六方系，6H 為六層六方系，15R 為十五層菱面體系。當溫度達到 2100℃時，立方相的 β-SiC開始不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?α-SiC，當溫度接近 2400℃時，該轉(zhuǎn)變迅速發(fā)生，當溫度高于 2700℃時，不含雜質(zhì)的碳化硅開始分解成硅蒸汽和碳。SiC 的常見晶型及晶格常數(shù)如表 1-1。
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ163.4;TB383.2

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