复合碳化硅精细过滤膜制备、微结构及性能的研究

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本文以制备高强度和高气孔率的碳化硅多孔陶瓷支撑体和低过滤压降的过滤膜为研究目标。采用碳化硅为主料,添加陶瓷粘结剂,石墨和活性炭为造孔剂,采用逐层包覆工艺制备碳化硅多孔陶瓷支撑体,采用模压成型法将粉料压制成型。用此方法制备的支撑体结构均匀,并且具有良好的孔隙连通度。系统研究了陶瓷粘结剂含量、颗粒粒径对支撑体抗弯强度以及过滤性能的影响。陶瓷粘结剂含量对碳化硅多孔陶瓷支撑体抗弯强度的影响存在一个最优值,在此最优值时碳化硅多孔陶瓷支撑体具有较高的抗弯强度和气孔率。不同的坯体成型压力下,陶瓷粘结剂含量最优值是不同。10MPa和15MPa成型压力下,陶瓷粘结剂的最优值分别是10wt%和5wt%。随着粉料粒径的变小,多孔陶瓷的抗弯强度,过滤压降都有增大的趋势,而气孔率也有增大的趋势。碳化硅颗粒粒径的减小有利于增加碳化硅多孔陶瓷支撑体的抗弯强度。所以将碳化硅多孔陶瓷支撑体所用碳化硅颗粒粒径确定为165-200gm之间的碳化硅是较合适的。本研究使用匀胶甩膜的方法制备过渡层以及精度控制层。陶瓷纤维过渡层的增加,可以有效的阻止过滤膜小粒径粉料进入到支撑体孔隙中,降低了过滤膜的实际厚度,进而降低了过滤压降,提高了材料的使用寿命,还可以使精度控制层的涂覆成膜更均匀和完整。介绍了对微粉碳化硅多孔陶瓷的结构以及性能的研究,并对其收缩率、抗弯强度以及过滤压降进行了测试。通过研究发现随着碳化硅颗粒粒径的减小,微粉碳化硅多孔陶瓷的收缩明显,且抗弯强度比较大,过滤压降相对比较小。
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