【摘要】：陶瓷膜具有出色的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐高溫、壽命長等優(yōu)勢,在人類生活生產(chǎn)的多個領(lǐng)域扮演了越來越重要的角色。綠色化、低成本、高效率的陶瓷膜制備工藝研究及其應(yīng)用研究具有重要的意義。本課題選用雜質(zhì)少、產(chǎn)量大、價格低廉、燒結(jié)溫度低的粉煤灰漂珠作為制備陶瓷膜的原料,旨在為粉煤灰資源化及優(yōu)化陶瓷陶瓷膜制備工藝提供數(shù)據(jù)與理論的支持。陶瓷膜的支撐體以注漿成型法進(jìn)行制備。選用聚乙烯醇為增塑劑,聚乙二醇20000為分散劑,可溶性淀粉為造孔劑。造孔劑用量增加有助于提高支撐體的孔隙率,但會導(dǎo)致其孔徑變大、孔徑分布不均,實驗表明造孔劑最佳添加量為15wt%。漿料由粉體、增塑劑、分散劑、造孔劑和蒸餾水依比例100:3:1:15:70配制,注模成型后生坯在1050℃下燒結(jié)2h,得到孔隙率44.20%,抗彎折強(qiáng)度33.00MPa,平均孔徑3.74μm,純水通量3278.4 L·m-2·h-1的支撐體。陶瓷膜分離層生坯選用注凝成型工藝進(jìn)行制備。為了改善傳統(tǒng)注凝體系存在的弊端,本課題研究了以甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體的非水基注凝成型體系,利用MMA本體聚合將陶瓷粉料固定成型。實驗重點(diǎn)研究了MMA預(yù)聚合及漿料中MMA預(yù)聚液含量對分離層注凝成型的影響。實驗結(jié)果表明:微波加熱可以縮短聚合誘導(dǎo)期、加速反應(yīng);增加引發(fā)劑用量加速了聚合反應(yīng),對凝膠固化時長沒有影響;延長預(yù)聚合時間有助于縮短漿料凝膠固化時長、減小體積收縮、提高單體轉(zhuǎn)化率,這對注凝成型更為有利;提高漿料的液固比將導(dǎo)致分離層孔隙率上升、抗彎折強(qiáng)度降低、平均孔徑增大、孔徑分布均勻性下降;提高M(jìn)MA預(yù)聚液含量使?jié){料流變性下降,應(yīng)將用于涂膜的漿料黏度控制在3000~6500m Pa·s。綜合以上因素,MMA預(yù)聚合的最佳條件為微波340W、BPO用量1.0wt%,預(yù)聚合6min后得到粘均分子量0.80×104、特性黏度8.68m L/g、動力粘度1075 m Pa·s的預(yù)聚液,再與粉體骨料混制成漿料。漿料中MMA預(yù)聚液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%~50%時,對分離層的涂制最為有利。陶瓷膜的支撐體和分離層在燒結(jié)過程中具有相同的物相組成和微觀形貌變化:隨著燒結(jié)溫度由1000℃升至1100℃,粉料中的Si O2逐漸熔融,并與Fe O、Al2O3發(fā)生反應(yīng)生成鐵堇青石;熔融液相的擴(kuò)散及莫來石、鐵堇青石晶粒的發(fā)育,導(dǎo)致陶瓷體的微觀結(jié)構(gòu)致密化,陶瓷膜抗彎強(qiáng)度、耐腐蝕性能隨燒結(jié)溫度升高增強(qiáng),孔隙率、重金屬浸出濃度及平均孔徑發(fā)生下降,孔徑分布變窄。故在支撐體生坯表面涂制分離層后,可一次性進(jìn)行共燒結(jié)。燒結(jié)的最佳溫度為1050℃,制得復(fù)合陶瓷膜的孔隙率43.16%,抗彎強(qiáng)度36.04MPa,純水通量2661.91 L·m-2·h-1,耐酸、堿腐蝕質(zhì)量損失率為0.27%、0.10%,其中分離層的平均孔徑僅為0.86μm。MMA注凝成型工藝制備的粉煤灰漂珠復(fù)合陶瓷,膜較傳統(tǒng)工藝具有更加出色的性能。粉煤灰漂珠陶瓷膜具有微濾性能,為進(jìn)一步提高膜過濾效果,本課題研究了以陶瓷膜為基膜,多壁碳納米管(MWNTs)為預(yù)涂膜顆粒的動態(tài)膜。重點(diǎn)研究了MWNTs尺寸、濃度及跨膜壓差對動態(tài)膜過散染料濾分性能的影響。實驗結(jié)果反映:MWNTs-S能夠鑲嵌并窄化基膜孔道,降低膜通量,增強(qiáng)動態(tài)膜截留能力;涂膜液濃度0.4g/L、跨膜壓差0.20MPa的最佳過濾條件下,動態(tài)膜對分散大紅、分散藍(lán)、直接大紅、直接藍(lán)染料、聚乙二醇20000以及湖水的濁度、UV254的去除率分別達(dá)到了97.4%、94.2%、75.7%、71.4%、41.6%、99.9%和58.2%。MWNTs動態(tài)膜過濾效果較基膜提升顯著,展現(xiàn)出可觀的實用價值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.893;X705

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊贊中,劉玉金,楊贊國,劉虹;粉煤灰漂珠的物理化學(xué)性能及綜合利用[J];礦產(chǎn)保護(hù)與利用;2002年05期

2 楊贊中,劉玉金,楊贊國,劉虹;熱電廠粉煤灰漂珠的物化性能及應(yīng)用[J];建材技術(shù)與應(yīng)用;2002年06期

3 楊贊中,劉玉金,楊贊國,劉虹;十里泉電廠粉煤灰漂珠開發(fā)應(yīng)用研究[J];非金屬礦;2002年02期

4 蘇彩麗;粉煤灰漂珠處理廢水的技術(shù)研究[J];節(jié)能與環(huán)保;2005年10期

5 羅立群;孫娟娟;;某粉煤灰漂珠的若干理化性質(zhì)測定分析[J];中國礦業(yè);2007年12期

6 翟冠杰;姜侃;王楠;;粉煤灰漂珠復(fù)合材料的實驗研究[J];粉煤灰;2008年05期

7 蘇彩麗;粉煤灰漂珠處理廢水的技術(shù)研究[J];中州煤炭;2005年04期

8 李穎華;黃劍鋒;曹麗云;;利用粉煤灰漂珠合成莫來石的研究[J];非金屬礦;2009年04期

9 朱黎明;;利用粉煤灰漂珠制成超輕、高強(qiáng)耐火材料[J];建材工業(yè)信息;1984年10期

10 呂元琦;李新民;張智勇;尹明;;電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析粉煤灰漂珠中稀土元素[J];冶金分析;2005年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 林曉亮;MMA注凝成型制備粉煤灰漂珠陶瓷膜及其過濾性能研究[D];東華大學(xué);2017年

2 段雪梅;粉煤灰漂珠活化處理廢水的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2001年

，

本文編號：2259165