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《北京化工大学》 2000年
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超微孔Al_2O_3膜的制备与性能研究

李洪伟  
【摘要】:无机陶瓷膜以其优异的化学稳定性和热稳定性,自八十年代初期在法国奶业和饮料业成功推广应用后,成为近十多年来新型膜分离领域研究和开发中的一个重要方向。 本课题以研制微孔不对称陶瓷膜为目的,重点研究了固态粒子烧结法制备硅藻土基质膜、溶胶—凝胶(Sol-Gel)法制备Al_2O_3不对称膜的工艺过程以及膜的结构、表征方法和气体在其中的渗透特性,为陶瓷膜的应用打下了基础。 研究了原料粒径、添加剂种类、含量等对硅藻土浆料的稳定性和注浆成型法制备的基质膜管初坯成型性的影响,获得了使浆料具有适宜粘度、流动性、稳定性的配方,制得了膜厚均匀、脱模性好、强度适宜的初坯;在一定的干燥方式和烧结条件下,利用硅藻土的多孔性,制得了孔隙率在45%左右,平均孔径为0.12~0.42μm的硅藻土基质膜管。 以在超重机中用NaAlO_2和CO_2反应生成的薄姆石沉淀为原料,采用溶胶—凝胶法制得了不对称Al_2O_3膜。研究了胶溶剂种类、含量等对涂膜透明溶胶的影响,制得了粘度适宜、涂膜性能良好的溶胶。通过溶胶性质、干燥方式、涂层方式、烧结条件对膜性能影响的研究,发现使用添加剂PVA及多次浸涂—干燥—烧结的方法,可制得平均孔径为几个纳米、孔隙率为40%的无裂纹Al_2O_3膜。 研究了微孔陶瓷膜主要参数的测试方法。用煮沸法测定了膜管的孔隙率;利用液体驱除法原理建立了一套装置,测定了基质膜的孔径和孔径分布;用滤速法测定了不对称Al_2O_3膜的平均孔径。 通过实验测定了不同气体在不同膜管中的渗透通量。用气体渗透模型对氮气渗透结果进行拟合,得出膜管参数,然后对氧气、二氧化碳的渗透结果进行验证,发现对于氧气其理论值与实测值能较好的吻合,但对于二氧化碳气体,可能由于表面扩散的原因,其理论值与实测值有较大的偏差。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TQ028.2

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