论文总字数：19671字

摘 要

中空纤维陶瓷膜以其优异的机械稳定性、化学稳定性和热阻性而引起人们的广泛关注，更重要的是，与聚合物膜相比，它在某些情况下是具有成本效益的。中空纤维陶瓷膜的优点是其热性能允许在比氧化铝高得多的温度下烧结。目前，陶瓷膜的相关应用研究已经比较成熟，但关于中空纤维陶瓷膜制备信息也非常有限，中空纤维陶瓷膜的研究进程还处于初级阶段。本文综述了中空纤维陶瓷膜的制备方法及其制备影响因素。以期获得高性能的多通道陶瓷中空纤维支撑体，并依据表征数据制作片式陶瓷支撑体。

对纺丝条件进行探索，研究不同烧结温度对多通道中空纤维支撑体的性能的影响，中空纤维陶瓷支撑体性能主要通过微观电镜、机械强度、孔隙率、液体渗透的性质进行表征。烧结结果表明1400℃下，支撑体已经烧结致密。1150℃-1350℃下可以根据需求进行孔径调节，在达到1350℃时可以进行纳滤的孔径。

关键词：中空纤维陶瓷膜 支撑体 多通道

The preparation and characterization of high performance fabrication of mesopore sized ceramic membranes

Abstract

Hollow fiber ceramic membranes have attracted much attention due to their excellent mechanical, chemical and thermal stability. More importantly, compared with polymer membranes, hollow fiber ceramic membranes are cost-effective in some cases. The advantage of hollow fiber ceramic membranes is that their thermal properties permit sintering at much higher temperatures than alumina. At present, the application of ceramic membranes has been relatively mature, but the information about the preparation of hollow fiber ceramic membranes is very limited, and the research process of hollow fiber ceramic membranes is still in its infancy. In order to obtain high performance multi-channel ceramic hollow fiber support, and fabricate chip ceramic support based on the characterization data.

The spinning conditions of hollow fiber ceramic membranes were explored, and the effects of sintering temperature on the properties of multi-channel hollow fiber support were studied. The properties of hollow fiber ceramic support were characterized by microscopic electron microscopy, mechanical strength and liquid permeability. The sintering results show that the support has been sintered densely at 1400℃. Microfiltration can be carried out at 1300℃ and 1350℃, and nanofiltration can be carried out at 1350℃.

Key Words: hollow fiber ceramic membrane support multi-channel

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.2中空纤维陶瓷膜纤维膜简介及陶瓷膜研究进展 1

1.2.1陶瓷膜的简介 1

1.2.2陶瓷膜的研究进展 1

1.3中空纤维陶瓷膜的制造原理及方法 2

1.4中空纤维支撑体制备的影响因素 3

1.5本课题的研究意义及内容 6

1.5.1研究意义 6

1.5.2研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1引言 8

2.2实验试剂和仪器设备 8

2.3 YSZ中空纤维支撑体的制备 8

2.3.1原料的混合与球磨 8

2.3.2 纺丝液纺丝 9

2.3.3 YSZ前驱体的烧结 9

2.4 YSZ片式支撑体的制备 9

2.4.1 原料的混合与球磨 9

2.4.2 混合液的刮膜 9

2.4.3 YSZ片式前驱体的烧结 10

2.5 支撑体的表征 10

2.5.1扫描电子显微镜（SEM） 10

2.5.2中空纤维支撑体机械强度的测量 10

2.5.3片式支撑体孔径分布的测量 10

2.5.4阿基米德排水法测量孔隙率 11

2.5.5气体渗透与液体渗透 11

第三章 结果与讨论 12

3.1纺丝条件对纺丝结果的影响 12

3.2微观结构 12

3.2.1空气距离5cm 12

3.2.2空气距离10cm 14

3.2.3片式支撑体表征 15

3.3温度和空气距离对机械强度的影响 17

3.4温度和空气距离对孔隙率的影响 17

3.5渗透结果 17

3.5.1气体渗透 18

3.5.2液体渗透 18

3.6本章小结 20

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 文献综述

1.1研究背景

具有良好的力学性能、高热稳定性和较好的抗氧化性能等优异的性能的陶瓷材料在功能应用中受到广泛的关注。陶瓷膜具有良好的化学耐久性和抗氧化性、高温稳定性和热机械耐久性等优良性能而受到特别的关注，中空纤维陶瓷膜在气体分离，液体渗透、吸附等领域具有广阔的应用前景。

1.2中空纤维陶瓷膜纤维膜简介及陶瓷膜研究进展

1.2.1陶瓷膜的简介

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