PDF《烧成氛围对多孔碳化硅支撑体耐碱性能的影响》

烧成氛围对多孔碳化硅支撑体耐碱性能的影响 郁苏俊,谢凯,漆虹(材料化学工程国家重点实验室,南京工业大学膜科学技术研究所,南京 210009) 摘要:以平均粒径为 17.

5 μm 的碳化硅为骨料、0.8 μm 的氧化锆为烧结助剂、7.8 μm 的石墨粉为造孔剂, 采用干压成型法制备了多孔 SiC 支撑体,研究了空气、先空气后氩气(空气C氩气)、先空气后氮气(空气C氮气)、 氩气、氮气烧成气氛围对多孔碳化硅支撑体耐碱性能等的影响.结果表明:在空气C氩气氛围下烧成,得到的多 孔碳化硅支撑体综合性能最优.当惰性气氛起始烧成温度为

1 100 ℃、煅烧终温为

1 400 ℃时,制备的多孔碳化 硅支撑体的平均孔径为 1.9 μm, 孔隙率为 45%, 抗弯强度为

40 MPa, 纯水渗透率为

165 m3 ?mC2 ?hC1 ?MPaC1 . 经80 ℃, 1%(质量分数)的NaOH 溶液腐蚀

10 d 后,多孔碳化硅支撑体的抗弯强度仍保持在

30 MPa. 关键词:烧成氛围;

多孔碳化硅;

支撑体;

纯水渗透率;

耐碱性能 中图分类号:TQ174;

TQ050.4 文献标志码:A 文章编号:0454C5648(2019)09C Effect of Calcination Atmosphere on Corrosion Resistance of Macroporous Silicon Carbide Support YU Sujun, XIE Kai, QI Hong (State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, Membrane Science and Technology Research Center, Nanjing Tech University, Nanjing 210009, China) Abstract: Macroporous silicon carbide (SiC) support was prepared by dryCpressing method and sintered in different atmospheres using SiC, together with ZrO2 as sintering aid and graphite as poreCforming agent. The effect of five calcination atmospheres including Air, AirCAr, AirCN2, Ar, N2 on microstructure, porosity, pore size distribution, threeCpoint bending strength, phase composition, as well as the alkali resistance of SiC supports was investigated. The SiC support which was calcined under AirCAr atmosphere, displayed the best comprehensive performances. The average pore size, porosity, threeCpoint bending strength and pure water permeability of this SiC support were 1.9 μm,

45 %,

40 MPa, and

165 m3 ?mC2 ?hC1 ?MPaC1 , respectively. The threeCpoint bending strength of such support remained at

30 MPa after corrosion in 1% (mass fraction) NaOH (80 ℃) for

10 days. Keywords: calcination atmosphere;

macroporous silicon carbide;

support;

pure water permeability;

alkali resistance;

陶瓷膜作为膜分离材料的一种,因其具有酸碱 腐蚀性和稳定性好、机械强度高、使用寿命长和耐 高温高压等特点,已广泛应用于食品、医药、生物、 石油化工、环保等行业中[1C4] .目前,Al2O

3、TiO

2、 ZrO

2、SiO2 等氧化物以及多种复合材料陶瓷膜研究 较为普遍,但是膜污染和渗透通量限制了膜材料工 业化的进一步推广.SiC 膜作为非氧化物陶瓷膜, 具有强亲水性、优异的耐污染性,在水处理过滤净 化体系中独具优势[5C7] . Hofs 等[8] 利用不同的膜材料 对地表水进行过滤,结果表明:SiC 膜在可逆污染 和不可逆污染中引起的跨膜压差最小,SiC 基质表 间存在更强的排斥力,因此耐污染性最好.Zsirai 等[9] 用SiC 膜进行工业废水的处理,发现 SiC 膜具 有很高的渗透率(45 m3 ?mC2 ?hC1 ?MPaC1 ).性能优异的 膜必须以完整无缺陷的支撑体为基础. Ha 等[10] 制备 并对比了多孔 SiC、Al2O

3、叶腊石支撑体后发现: SiC 支撑体更亲水,水通量最大,润湿性最好,更 适用于液体过滤净化体系中. 多孔 SiC 支撑体不仅需要具备合适的孔径、高 孔隙率、高纯水渗透率和高的机械强度,还需要具 收稿日期:2019C01C30. 修订日期:2019C02C27. 基金项目:国家自然基金(21490581);