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烧结制度对煤矸石基支撑体的性能影响

材料科学与工艺 2024年第1期32卷 71-79页

作者：陈维星王理明同帜李苗雨吴魁西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 陕西省现代建筑设计研究院西安710048

为了实现固体废弃物高值化利用和解决陶瓷膜成本过高等问题,以固体废弃物煤矸石为骨料,Na_(2) CO_(3)为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂以及碳粉为造孔剂,利用挤压成型法和固态粒子烧结法制备低成本管式煤矸石基陶瓷膜支撑体,... 详细信息

为了实现固体废弃物高值化利用和解决陶瓷膜成本过高等问题,以固体废弃物煤矸石为骨料,Na_(2) CO_(3)为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂以及碳粉为造孔剂,利用挤压成型法和固态粒子烧结法制备低成本管式煤矸石基陶瓷膜支撑体,研究了烧结温度和保温时间对支撑体物化性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、压汞法等方法对煤矸石基支撑体的表面微观形貌、晶相组成、理化性能等进行系统表征。结果表明:支撑体的晶相组成主要为石英、钠长石、白云母;在Na_(2) CO_(3)、HPMC以及碳粉的添加量(质量分数)分别为4%、3%、15%的基础上,以及烧结温度900℃、保温2 h的条件下,制备出的支撑体综合性能最佳,此时支撑体的纯水通量为2468 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为24.96 MPa,孔隙率为43.38%,耐酸碱腐蚀率分别为4.45%、0.62%。本文的研究结果表明煤矸石基支撑体可实现固体废弃物高值化利用并获取经济效益的目的。

关键词：烧结制度煤矸石无机陶瓷膜支撑体性能分析

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粉煤灰基陶瓷膜支撑体的制备与尺寸放大试验

有色金属（冶炼部分） 2024年第1期 80-90页

作者：常华詹辉同帜郭雅妮杨万波西安工程大学环境与化学工程学院西安710048

选取固体废物粉煤灰作为支撑体骨料,TiO_(2)为烧结助剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,木炭粉为造孔剂,采用固态粒子烧结法制得初始陶瓷膜支撑体样品,并对其进行等比尺寸(直径)放大制备。探究支撑体尺寸放大制备中烧结温度、造孔剂添加量... 详细信息

选取固体废物粉煤灰作为支撑体骨料,TiO_(2)为烧结助剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,木炭粉为造孔剂,采用固态粒子烧结法制得初始陶瓷膜支撑体样品,并对其进行等比尺寸(直径)放大制备。探究支撑体尺寸放大制备中烧结温度、造孔剂添加量、尺寸(直径)放大倍数等因素对支撑体性能的影响,对物质组成、微观形貌、抗折强度、纯水通量、酸碱腐蚀率及孔径分布等性能进行表征。结果表明:最高烧结温度为1 050℃,造孔剂木炭粉添加量为15%(质量分数),放大到原尺寸(直径)的2倍时,所制得支撑体性能最佳,其内部孔隙均匀,颈型结构明显,纯水通量为4 728.26 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为25.15 MPa,中值孔径为3.06μm,孔隙率为38.56%,酸、碱质量损失率分别为0.33%、0.25%。

关键词：造孔剂烧结助剂陶瓷膜支撑体粉煤灰尺寸放大

煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体的制备及烧结特性

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西安工程大学学报 2024年第2期38卷 61-67页

作者：吴魁同帜陈维星王琳涵李苗雨李大川陕西省现代建筑设计研究院陕西西安710000 西安工程大学环境与化学工程学院陕西西安710048 陕西科控技术产业研究院有限公司陕西西安710077

为了解决陶瓷膜成本过高的问题,以煤矸石和黄土为原料,CaCO 3为造孔剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂制备煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及压汞法等方法对陶瓷膜支撑体的物化性质、表面微观形貌、物相组成... 详细信息

为了解决陶瓷膜成本过高的问题,以煤矸石和黄土为原料,CaCO 3为造孔剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂制备煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及压汞法等方法对陶瓷膜支撑体的物化性质、表面微观形貌、物相组成等进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,支撑体内部形成新的晶相,导致支撑体的纯水通量和抗折强度增加。同时,随着保温时间的延长,颗粒熔融现象更加显著,进而降低支撑体的纯水通量但增加其抗折强度。在烧结温度为1125℃、保温时间为2 h条件下,制得的煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体综合性能较好。此时支撑体的纯水通量为9102.44 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为12.317 MPa,酸/碱质量损失率分别为6.64%/0.35%,显气孔率为38.26%,孔隙率为49%。

关键词：煤矸石陶瓷膜支撑体烧结温度保温时间开放科学(资源服务)

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造孔剂羧甲基纤维素对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响及其覆膜研究

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材料导报 2022年第24期36卷 53-58页

作者：同帜李岩闫笑董琪邹愈纪昊江西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 陕西科控技术产业研究院有限公司西安710048

本工作以工业固废粉煤灰为原料、羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂制备了无机陶瓷膜支撑体,研究了CMC添加量对支撑体性能的影响;以HNO_(3)为胶溶剂、甲基纤维素(MC)为分散剂,制备Al_(2)O_(3)溶胶,并采用浸渍提拉法对支撑体进行覆膜,分析了膜... 详细信息

本工作以工业固废粉煤灰为原料、羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂制备了无机陶瓷膜支撑体,研究了CMC添加量对支撑体性能的影响;以HNO_(3)为胶溶剂、甲基纤维素(MC)为分散剂,制备Al_(2)O_(3)溶胶,并采用浸渍提拉法对支撑体进行覆膜,分析了膜液稳定性及支撑体覆膜过程稳定性的主要影响因素。结果表明,随CMC由0%增加至7%(质量分数),支撑体孔隙率由32%提高至47%,抗折强度由50.76 MPa降至30.79 MPa,酸碱质量损失率减小,最低分别为0.47%/0.36%。当pH值为2~4,MC添加量为20%,可制得粘度为1.68 MPa·s、稳定且无色透明的Al_(2)O_(3)溶胶;当溶胶粘度控制在1.6~2.2 MPa·s,浸渍时间为30 s,涂膜三次可得分布均匀、连续且高致密性的薄膜。

关键词：陶瓷支撑体造孔剂粉煤灰凝胶膜

微滤多孔煤矸石基陶瓷膜支撑体制备及性能研究

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陶瓷学报 2023年第2期44卷 328-336页

作者：李苗雨郭雅妮同帜吴魁西安工程大学陕西西安710000 陕西省现代建筑设计研究院陕西西安710000

陶瓷膜具有过滤精度高、耐强酸强碱、理化性能稳定、使用寿命长等优点被广泛应用于废水处理、气体分离等领域。支撑体作为陶瓷膜重要组成部分,可为陶瓷膜提供孔隙结构、抗折强度等。以煤矸石、黄土为主要原料,碳粉为造孔剂、羧甲基纤维... 详细信息

陶瓷膜具有过滤精度高、耐强酸强碱、理化性能稳定、使用寿命长等优点被广泛应用于废水处理、气体分离等领域。支撑体作为陶瓷膜重要组成部分,可为陶瓷膜提供孔隙结构、抗折强度等。以煤矸石、黄土为主要原料,碳粉为造孔剂、羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂采用挤压成型法制备出煤矸石陶瓷膜支撑体,探究烧结温度及造孔剂含量对支撑体抗折强度、纯水通量、晶相演变,微观结构等理化性能的影响。研究结果表明,随着烧结温度的升高,支撑体的抗折强度和纯水通量逐渐上升。当烧结温度为1125℃、碳粉添加量为10 wt.%时支撑体性能最佳。此时,可制备出纯水通量为40294.69 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1),抗折强度为23.57 MPa,显气孔率为29.63%,平均孔径大小为2504.7 nm,酸/碱腐蚀率为1.63%/1.02%,孔隙率为49.9%的低成本、高性能的无机陶瓷膜支撑体。

关键词：煤矸石陶瓷膜支撑体烧结温度造孔剂含量性能研究

Al_(2)O_(3)、TiO_(2)溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

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功能材料 2022年第7期53卷 7128-7132页

作者：王琳涵同帜吴魁姚远李苗雨龚亮西安工程大学环境与化学工程学院西安710000 陕西省现代建筑设计研究院西安710000

用溶胶-凝胶法制备了Al_(2)O_(3)、TiO_(2)两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试... 详细信息

用溶胶-凝胶法制备了Al_(2)O_(3)、TiO_(2)两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al_(2)O_(3)、TiO_(2)膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al_(2)O_(3)膜材料为γ-Al_(2)O_(3),TiO_(2)膜材料为金红石相TiO_(2);Al_(2)O_(3)、TiO_(2)陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1092.67和2983.33 L/(m^(2)·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al_(2)O_(3)、TiO_(2)陶瓷膜的渗透性能降低,但表面更为光滑平整,抗污染能力更强。

关键词：陶瓷膜溶胶-凝胶法 Al_(2)O_(3)溶胶 TiO_(2)溶胶渗透性能

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添加剂对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响

膜科学与技术 2023年第3期43卷 94-103页

作者：李苗雨郭雅妮同帜詹辉崔双科刘璐西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 陕西省现代设计研究院有限公司西安710048

以粉煤灰为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,分别选取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、CaCO_(3)、木炭粉为造孔剂,TiO_(2)、CaO、硼砂为烧结助剂,采用挤压成型法与固态粒子烧结法制备粉煤灰基陶瓷膜支撑体.考察造孔剂与烧结助剂的种类、添加量... 详细信息

以粉煤灰为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,分别选取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、CaCO_(3)、木炭粉为造孔剂,TiO_(2)、CaO、硼砂为烧结助剂,采用挤压成型法与固态粒子烧结法制备粉煤灰基陶瓷膜支撑体.考察造孔剂与烧结助剂的种类、添加量对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响,并对膜的纯水通量、抗折强度、微观形貌、物质组成、孔隙率和酸碱腐蚀率等性能进行表征.结果表明:木炭粉为造孔剂,TiO_(2)为烧结助剂时,所制得的粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能兼具良好的机械性能与透水性能.木炭粉最佳添加量为15%(质量分数),此时支撑体平均孔径为2.78μm,孔隙率为44.68%,纯水通量为3 280.04 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为24.02 MPa,酸、碱腐蚀率分别为0.25%和0.22%.TiO_(2)最佳添加量为4%(质量分数),此时支撑体平均孔径为1.97μm,孔隙率为44.95%,纯水通量为3303.76L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为35.84 MPa,其酸、碱腐蚀率分别为0.32%和0.17%.

关键词：造孔剂烧结助剂陶瓷膜支撑体粉煤灰

HPMC添加量及烧结温度对粉煤灰支撑体性能的影响

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材料科学与工艺 2023年第1期31卷 57-62页

作者：翟维铭同帜李大川杨小雨张博怡龚亮西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 陕西科控技术产业研究院有限公司西安710076

以燃煤电厂燃烧后的废弃物粉煤灰为原料,二氧化锰(MnO_(2))为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂,通过滚压成型法和固态粒子烧结法制备单管式陶瓷膜支撑体,通过对原料的热稳定性、成品的纯水通量、抗折强度、微观形貌、晶相组成... 详细信息

以燃煤电厂燃烧后的废弃物粉煤灰为原料,二氧化锰(MnO_(2))为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂,通过滚压成型法和固态粒子烧结法制备单管式陶瓷膜支撑体,通过对原料的热稳定性、成品的纯水通量、抗折强度、微观形貌、晶相组成以及耐酸碱度进行表征,探究HPMC的添加量对于支撑体性能的影响。结果表明,HPMC的引入可以增强粉煤灰基支撑体泥料的粘性和塑性,在烧结温度为1 150℃,HPMC的添加量为2wt.%时,抗折强度为24.65 MPa、纯水通量为6 794.71 L/(m^(2)·h·MPa)、耐酸碱腐蚀性能优异且稳定。HPMC作为粘结剂在苛刻条件下仍然可以制备出低成本、效果优的粉煤灰基陶瓷膜支撑体,达到资源化利用的目的。

关键词：陶瓷膜粉煤灰 HPMC 粘结剂添加量支撑体制备

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溶胶-凝胶法制备工艺参数对Al_2O_3-SiO_2薄膜质量的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2012年第6期17卷 818-824页

作者：同帜邹力崔双科李大川西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 陕西省现代建筑设计研究院西安710048

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2复合薄膜,研究溶胶成分、水解反应温度、热处理环境及烧结温度对薄膜质量的影响。通过黏度测试、热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射分析仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品进行表征。结果表明,溶胶的组成与热... 详细信息

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2复合薄膜,研究溶胶成分、水解反应温度、热处理环境及烧结温度对薄膜质量的影响。通过黏度测试、热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射分析仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品进行表征。结果表明,溶胶的组成与热处理过程中的应力不均是导致薄膜开裂的主要原因。当Al2O3:SiO2(mol/mol)=1:3或1:2,水解反应温度为40℃,热处理环境湿度70%,温度60℃,以0.5℃/min的升温速率升至600℃焙烧2 h,缓慢升温且适当保温,可得完好的Al2O3-SiO2复合薄膜,所制备的块状薄膜,无裂缝且均匀透明。

关键词：溶胶-凝胶 Al2O3-SiO2复合薄膜防开裂