对新型陶瓷膜材料的研究,目前主要集中在2方面。人工合成陶瓷膜材料:主要有碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯和陶瓷纤维等。天然陶瓷膜材料:主要有天然沸石、粉煤灰、高岭土和凹凸棒土等。人工合成陶瓷膜材料:
碳化硅具有强度高、导热率高、耐腐蚀和防氧化等优点,在苛刻的条件下可以保持良好的热稳定性和化学稳定性,并且价格低廉,是开发陶瓷膜材料的选择之一。SiC陶瓷膜制备方法主要有挤出成型法和流延成型法。
挤出成型法是以SiC为骨料,制成管状碳化硅支撑体,平均孔径为2.43μm,孔隙率为43.4%,气体通量达到788.2m3/m2.h.bar,抗弯强度达到22.8MPa。
流延成型工艺制备复合碳化硅陶瓷过滤膜,在1300℃烧结下制备出结构均匀、表面平整、孔径范围在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。
莫来石是Al2O3-SiO2系中稳定存在的二元结晶相化合物,可以通过硅酸铝的热分解或者二氧化硅与氧化铝的高温反应制备,由于其具有耐酸碱、低热膨胀系数和高熔点等性能,越来越受到人们的关注。
在1550℃下烧结可以获得性能优异的莫来石-刚玉陶瓷膜支撑体,平均孔径为9.87μm,孔隙率为40.21%,纯水通量达到22.211m3/m2.h.bar,机械强度为3.4MPa。
莫来石陶瓷膜优点是:相比于传统陶瓷膜材料,以莫来石制备的陶瓷膜孔隙率较高,耐强碱性更强。
石墨烯又名“单层石墨片”,是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子,碳原子排成二维结构,与石墨的单原子层类似。石墨烯是目前发现的存在的二维自由态原子晶体,其理论比表面积高达2600m2/g,具有突出的导热性能和力学性能,因此越来越受到人们的关注。
研究者采用滴涂法,通过硅氧烷修饰,在陶瓷支撑体上制备出石墨烯-陶瓷复合膜。硅氧烷修饰后的陶瓷支撑体与氧化石墨烯粘结紧密,膜表面完整,同时膜表面具有亲水性,通过渗透气化作用,实现乙醇/水的选择性分离。
陶瓷膜过滤器,是一套可以广泛应用于各种领域的精密型超级过滤净化设备。其核心组件无机陶瓷膜具有优良的热稳定性与孔稳定性能,不但强度高、且耐化学腐蚀,清洗再生性能好,兼备有过滤与精密过滤的双重优点。
应用领域
1、化工生产:氨气、氨水过滤 ,二次盐水过滤, 碱液脱盐过滤, 脱炭液过滤。
2、精细化工生产:各种液体活性炭过滤,终端溶液精滤、提纯, 原料液精过滤(酸、碱、醇、酮水等)。
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