高温固气分离用碳化硅多孔陶瓷过滤膜的制备和性能研究

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本文以制备出过滤精度和过滤效率优异的碳化硅多孔陶瓷过滤系统为研究目标。陶瓷支撑体采用逐层包覆工艺制成,以大粒径的碳化硅颗粒为主要原料,加入分散剂,混入以钾长石、高岭土和石英为原料的陶瓷粘结剂,最后依次加入石墨和活性炭作为造孔剂制成均匀粉料,采用模压成型法压制成胚体,最后烧结而成。用此方法制得的陶瓷支撑体的抗弯强度可达到36.5MPa,气孔率达到38%,并且具有孔径分布均匀和较低的过滤压降。800℃高温下5次重复加热支撑体部分抗弯强度依然可达到31MPa以上,抗热震性强。  陶瓷纤维过渡层的作用可以有效防止小粒径的过滤膜颗粒进入到大粒径陶瓷支撑体的气孔中,从而堵塞气孔,使过滤压降变大,减小通透性,从而影响过滤效率;同时还可以保证过滤膜的平整性。陶瓷纤维过渡层部分采用硅酸铝纤维和莫来石纤维按照1∶1的比例混合而成,其中硅酸铝纤维由于熔点相对较低,用作粘结剂,再混入CMC溶液中球磨制成均匀浆料,用匀胶机甩膜法在支撑体上重复多次甩制而成,这种方法可以有效控制陶瓷纤维过渡层的厚度,同时还可以使过渡层更平整,有利于过滤膜的甩制成型。  同样用匀胶机甩膜法在已做好的陶瓷纤维过渡层上甩制过滤膜浆料,经烘干烧结得到复合碳化硅多孔陶瓷过滤膜。研究粘结剂含量,涂层厚度,碳化硅颗粒粒径大小和不同涂层工艺对整体过滤膜的气孔率和过滤压降的影响。过滤膜部分采用平均粒径为45μm和23μm的碳化硅颗粒制成双层膜结构,其中厚度分别为300μm和150μm时,过滤膜部分气孔率达到43%,过滤压降较小,可以使过滤膜的过滤效率和过滤精度达到最佳。
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