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氧化铝质陶瓷滤料的研究

郭子瑜  
【摘要】:随着我国工业生产的发展,排放的污水量和种类越来越多。如何高效地进 行污水处理是世界性的难题。研制新型的过滤材料对各种废水进行有效处理具 有重大的现实意义。 本研究以α-Al2O3、 硅藻土为主要原料,加入一定量成孔剂、助熔剂,制备 了孔径、比重可控,性能优异的用于污水处理的多孔陶瓷滤球,探讨了影响多 孔陶瓷滤球孔特性和比重的诸因素。本文主要采用煤粉作为成孔剂来提高多孔 陶瓷滤球的气孔率。通过改变成孔剂如煤粉、石灰石、白云石和石墨的加入量, 煤粉粒度大小、硅藻土的加入量、烧成温度、保温时间等方法制备了气孔率为 40%~60%,比重为0. 7g/cm3~2. 0g/cm3,压碎强度为5MPa~31MPa,耐酸值在 96. 75%以上,耐碱值在97. 62%以上的多孔陶瓷滤球。研究发现,随着成孔剂和 硅藻土加入量的增多,气孔率增大,比重降低,强度降低;随着成孔剂粒径的 增大,气孔率降低,比重增大,强度提高;随着烧成温度的提高和保温时间的 延长,气孔率下降,比重增大,强度提高。XRD分析结果表明,样品中的晶相 组成以α-Al2O3、 SiO2、 莫来石为主。SEM形貌分析表明,试样中还有大量三维 网状微孔,孔直径为100μm左右,几百nm~几个μm的微观孔使宏观孔相互连 通。 此外,本研究还利用星子高岭土、硅藻土和工业氢氧化铝原位生成莫来石 晶须增强氧化铝陶瓷。采用现代测试技术如XRD、SEM、EPMA等对样品的晶 相组成、微观结构等性质进行了综合测试与分析,初步探讨了莫来石晶须的生 长机理以及影响原位生成莫来石晶须的因素。研究发现影响莫来石晶须生长的 因素有氟化铝的添加量和气氛,核化晶化的温度和保温时间,矿化剂V2O5的添加 量和熔剂的种类。通过改善莫来石晶须的生长条件,本研究制备了长径比为15~ 50的莫来石晶须,并且在保证气孔率达到70%的情况下,抗折强度达到了 70MPa。


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