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高铝多孔陶瓷支撑体耐腐蚀性能研究

王建红  
【摘要】:支撑体作为多孔陶瓷膜研究的基础,对膜层的制备和陶瓷膜在使用过程中的稳定性都有着重要的影响。在高铝多孔支撑体的制备中,为了便于成型和降低烧成温度,支撑体中常添加苏州土等粘土类物质。粘土类物质的存在导致支撑体在碱性环境中使用时,机械强度随使用时间的延长而大幅度降低。本文以提高高铝支撑体的耐碱性能为目标,开展了一系列的研究工作。 通过对四种具有不同形貌的氧化铝制备出的支撑体的孔结构、耐腐蚀性能的研究,确定以平均粒径为24μm的氧化铝为制备高铝支撑体的原料。针对高铝多孔陶瓷支撑体耐腐蚀性能不高的问题,开展了以下几方面的工作。 1.考察不同晶界相组成对支撑体耐腐蚀性能的影响。研究发现,以苏州土和超细氧化铝组成为晶界相,当R(Al_2O_3/(Al_2O_3+SiO_2)~*100%)为71.8%时,支撑体具有较好的耐碱性能,在1600℃烧成的支撑体在80℃、10wt%的NaOH溶液中腐蚀168h质量损失率为1.37%。玻璃相的存在及含量是高铝多孔陶瓷支撑体不耐碱腐蚀的主要原因。 2.在Al_2O_3—SiO_2体系的支撑体中添加不同比例的TiO_2,考察TiO_2添加量对支撑体耐腐蚀性能的影响。研究发现,当TiO_2的添加量为1%时,支撑体具有较好的耐碱腐蚀性能,在1600℃烧成的支撑体在80℃、10wt%的NaOH溶液中腐蚀168h质量损失率为0.87%。 3.制备了晶界相R为71.8%的Al_2O_3—SiO_2体系的管状支撑体和Al_2O_3—SiO_2—TiO_2体系的管状支撑体,并对其进行了表征。通过对两种管状支撑体耐腐蚀性能的考察,发现Al_2O_3—SiO_2—TiO_2体系的管状支撑体具有较好的耐碱性能。在1600℃烧成的两种管状支撑体在80℃、10wt%的NaOH溶液中腐蚀24h后,虽然其三点抗折强度都急剧降低,但随着腐蚀时间的延长,Al_2O_3—SiO_2—TiO_2体系管状支撑体的三点抗折强度能稳定在15~18MPa,而Al_2O_3—SiO_2体系管状支撑体的三点抗折强度只稳定在3~5MPa。 4.通过对高铝多孔陶瓷支撑体与99氧化铝多孔陶瓷的耐腐蚀性能的比较,发现99氧化铝多孔支撑体具有很好的耐酸碱腐蚀性能。在80℃、10wt%的NaOH溶液和HNO_3溶液中腐蚀168h后,其三点抗折强度几乎不变。


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