熱等離子體制備的超細(xì)球形氧化鋁具有表面致密光滑、分散性好等特點(diǎn),本工作以超細(xì)球形氧化鋁為原料,通過浸漬提拉燒結(jié)法,制備了孔徑分布窄、滲透通量高的陶瓷超濾膜,研究了燒結(jié)溫度對陶瓷膜微孔結(jié)構(gòu)的演化、孔徑分布和滲透通量的影響。隨后對1250℃下燒結(jié)的陶瓷膜進(jìn)行了納米硅水分散液過濾處理,采用不同堵塞模型分析了陶瓷膜過濾納米硅水分散液的膜污染過程。結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度調(diào)控陶瓷膜的微孔結(jié)構(gòu),當(dāng)燒結(jié)溫度為1250℃時,陶瓷膜的孔徑分布較窄,孔徑大小為25?65 nm,滲透通量為986.4 L/（m2·h）。超細(xì)球形氧化鋁粒徑分布較窄及表面致密光滑有助于1250℃下燒結(jié)形成均勻的燒結(jié)頸,提供了陶瓷膜較窄的孔徑分布。對1250℃下燒結(jié)的陶瓷膜進(jìn)行了納米硅水分散液過濾處理后其濁度下降為0.231 NTU,濁度去除率達(dá)99.96%。采用不同堵塞模型分析了陶瓷膜過濾納米硅水分散液的膜污染過程,結(jié)果表明,納米硅水分散液的堵塞模型是濾餅過濾,屬于可逆污染。 

【文章來源】：過程工程學(xué)報(bào). 2020,20(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

氧化鋁和支撐體的表征

燒結(jié)是陶瓷粉末成型的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)技術(shù)，高溫下，為了降低系統(tǒng)在自由表面和晶界的自由能，在自由表面和晶界處發(fā)生了傳質(zhì)。兩個顆粒相互接觸，形成頸部的凹面，表面自由能較低，容易產(chǎn)生空位[19]。同時，無序的晶界也是空位的來源，粒子可以通過表面擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散和體積擴(kuò)散進(jìn)行轉(zhuǎn)移，燒結(jié)頸部繼續(xù)長大，完成燒結(jié)過程[20]。不同燒結(jié)階段的示意圖如圖5(a)?5(d)所示，對應(yīng)的陶瓷膜表面SEM照片如圖5(e)?5(h)所示�？梢钥闯�，燒結(jié)傳質(zhì)前，大部分粒子處于單分散狀態(tài)，此時顆粒堆積形成的孔大小不均勻。隨燒結(jié)溫度升高，相互接觸的2個顆粒之間發(fā)生了傳質(zhì)，燒結(jié)在一起，其傳質(zhì)方式為表面擴(kuò)散，此時為燒結(jié)前期，由于球形顆粒的各向同性，此時顆粒間形成的燒結(jié)頸部較均勻[21]。當(dāng)燒結(jié)溫度進(jìn)一步升高，3?4個顆粒燒結(jié)在一起，顆粒間的燒結(jié)傳質(zhì)進(jìn)一步增強(qiáng)，此時為燒結(jié)中期，傳質(zhì)方式為晶界擴(kuò)散[22]，顆粒形狀變得不規(guī)則，此時易形成一些大孔和小孔。隨燒結(jié)溫度繼續(xù)升高，晶粒進(jìn)一步變大，多個顆粒生長成了大顆粒，表面的孔隙率減小，出現(xiàn)一些大孔和小孔，此時為燒結(jié)末期，傳質(zhì)方式為體積擴(kuò)散[23]。由以上燒結(jié)機(jī)理可知，通過改變燒結(jié)溫度能夠改變顆粒的燒結(jié)程度、燒結(jié)晶粒個數(shù)和燒結(jié)階段，從而調(diào)控陶瓷膜的孔結(jié)構(gòu)。圖3 不同燒結(jié)溫度下陶瓷膜的孔徑分布

不同燒結(jié)溫度下陶瓷膜的孔徑分布


本文編號：3345584