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多孔陶瓷膜材料的研制及在气固分离中的应用研究

任祥军  
【摘要】:工业粉体制备与回收和环境粉尘污染防治一直是重大技术难题,目前的除尘、收尘技术与设备或多或少都存在一些问题,开发新的气固分离技术及相应的除尘、收尘设备是当务之急,而多孔陶瓷膜分离介质的出现为该领域的技术进步提供了物质基础。多孔陶瓷膜过滤器,造价低,运行费用少,不会产生二次污染,且耐高温,寿命长,是各种废气处理最适宜和最有潜力的技术,特别是其高的分离效率,更是其他除尘器无法比较的,但其较高的价格影响了这一新技术的大规模推广应用。基于上述情况,本论文旨在发展以廉价原料获得高性能陶瓷滤膜材料的制造技术,侧重制备科学与工艺研究,并针对高温除尘收尘应用进行表征与评价。 另外,目前对于陶瓷膜元件用于气固分离的的研制工作虽有若干报道,但可用于实验室的测试装置尚无商品供应,为此还自建了一套试验装置,用于这一研究。本论文的核心工作是以价廉的粉煤灰为原料研制了多孔陶瓷分离膜材料,并进行了性能表征和讨论;另外从理论和实验两方面对多孔陶瓷材料用于气固分离进行了研究。论文主要包括以下几个方面: 1、以热电厂废弃物—粉煤灰为原料,成功的制备出了具有良好过滤性能和机械强度,以莫来石(Al_6Si_2O_(13))为主相的多孔陶瓷膜材料 莫来石材料具有强度高、抗热震性好的特点,是高温除尘、收尘的陶瓷膜分离介质的优选材料。鉴于传统制备技术采用高价化学原料和涉及高的烧结温度,从而造价高而难以大规模推广使用,本工作选用价格低廉的工业废料粉煤灰为原料,选择适宜的添加剂,采用模压成型和挤压成型方法制备了不同外形的样品,在较低的温度(1250℃)下烧制出了莫来石基多孔陶瓷滤膜。工作中侧重研究了造孔添加剂、烧成温度等对多孔陶瓷样品的孔隙率、孔结构以及相结构和强度等的影响,研究查明了液相烧结和反应烧结是主要的烧结机制。通过研究确定了获得莫来石基多孔陶瓷膜材料的优化工艺条件。造孔剂添加量为20%时,烧成制品的可及孔径为3.72μm,孔隙率为51.2%,气体通量高达1.40×10~4m~3·cm·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1);烧成样品的物相以莫来石相和方石英相为主,


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