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SiC<,w>(碳化硅晶须)复合陶瓷膜是由多孔陶瓷支撑体和SiC<,w>复合膜层构成,是将传统陶瓷膜从微观结构上进行改良所得到的一种新型复合陶瓷膜材料,具有多孔陶瓷过滤材料、陶瓷膜及陶瓷纤维过滤材料的多重优点,可用于水处理等领域。SiC<,w> 复合陶瓷膜尚未见文献报道,本文对其制备和性能进行了初步探讨。
本文以异丙醇铝和SiC<,w>为原料,采用溶胶.凝胶工艺制备了SiC<,w>复合陶瓷膜。首先对 SiC<,w>在水溶液中进行分散;然后在异丙醇铝水解的同时加入已分散好的SiC<,w>悬浮液,制成稳定透明的溶胶;再采用浸渍涂膜法在自制支撑体上进行膜层的涂覆;最后经过凝胶化、干燥和烧结制得SiC<,w>复合陶瓷膜。
在SiC<,w>分散实验中,在SiC<,w>含量为0.6wt%的条件下,以去离子水为分散介质,研究了分散剂的种类、pH值及分散剂的投加量对SiC<,w>分散效果的影响;在溶胶制备实验中,以异丙醇铝(1mol)为前驱体水解,在水解的同时加入分散好的SiC<,w>悬浮液,使其在溶胶中均匀分散;并研究了催化剂用量、加水量、水解温度和SiC<,w>含量等因素对溶胶粘度的影响;将制备的溶胶经过涂膜、凝胶化、干燥和烧结制得SiC<,w>复合陶瓷膜;同时对制备的膜层的显微结构进行了扫描电镜分析,还对SiC<,w>复合陶瓷膜的基本性能进行了测试;得到了溶胶粘度、SiC<,w>的含量和浸涂次数对SiC<,w>复合陶瓷膜性能的影响关系。
实验结果表明:(1) 在SiC<,w>分散实验中,在SiC<,w>含量为0.6wt%的条件下,当悬浮液的pH值为11.0、分散剂为 AMP-95、其用量为 0.10wt%时,能够制得稳定的悬浮液上清液,其浊度为 995FTU。(2)在溶胶制备实验中,溶胶的粘度在74.86-75.17mPa·s 较为适宜,粘度太高表明各组分没有充分反应或分散,粘度太低则会影响膜层在支撑体上的涂覆,从而影响复合膜的厚度、孔径等性能。当催化剂 HNO<,3>的用量(摩尔比)为0.24时,溶胶的粘度为74.86mPa·s;当加水量(摩尔比)为120时,溶胶的粘度为75.17mPa·s;当水解温度为 85℃时,溶胶的粘度为74.95mPa·s;当SiC<,w>的含量为1.00wt%时,溶胶的粘度为74.92mPa·s。(3)复合膜的清水通量随溶胶粘度的增大而增加;随着SiC<,w>含量的提高,复合膜的显气孔率逐渐变大;当SiC<,w>的含量为1.00wt%时,抗弯强度最大为16.00MPa/m<2>。(4)当浸涂次数为 2 时,膜层的显微结构均匀,表面光滑,平均孔径在0.3-0.5μm之间。