论文总字数：16977字

摘 要

多孔陶瓷膜由于其机械强度高、耐高温、耐极性溶剂、耐酸碱、使用寿命长等特点而得到了广泛的应用。要制备出性能优良的陶瓷膜，必须要有高性能的多孔陶瓷支撑体作保证。能够作为高温烟尘过滤器的原材料，碳化硅因热导率高、热膨胀系数低等优点被视作为首选材料。

本文以制备多孔碳化硅陶瓷支撑体并表征为目的，以平均粒径为11.1 µm的SiC为骨料，高岭土、α-Al₂O₃为助烧剂，石墨作为造孔剂通过干压成型法制备多孔碳化硅陶瓷支撑体。并进行表征，研究了石墨粉体表征，石墨含量与烧结温度对多孔SiC陶瓷支撑体微孔结构、石墨含量与烧结温度对多孔SiC陶瓷支撑体三点抗弯强度、石墨含量与烧结温度对多孔SiC陶瓷支撑体微观结构的影响。结果表明，在烧结温度为1450 ℃，可获得孔径为0.54 μm，孔隙率37.5%，抗弯强度为38.7 MPa的多孔碳化硅陶瓷支撑体。

关键词：碳化硅 莫来石 支撑体 烧结温度

Abstract

Porous ceramic membranes are widely applied due to their excellent combination of mechanical strength, the resistant of high temperature, polar solvent and corrosion, and long life time. Support with high porosity is quite important to the preparation of high quality ceramic membrane. In view of high temperature filter, silicon carbide is regarded as the preferred materials, because of its high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient.

In this paper, the preparation and characterization of porous silicon carbide ceramics support body for the purpose, with the average particle size of 11.1µm including SiC for aggregate, kaolin, α-Al₂O₃ as burning aid, graphite as pore-forming agent by dry pressing molding in the preparation of porous silicon carbide ceramic membrane support. And characterization, graphite powder characterization was studied, the graphite content and sintering temperature on the porous SiC ceramic membrane support microporous structure, graphite content and sintering temperature on the porous SiC ceramic membrane support three-point bending strength, graphite content and sintering temperature on the micro structure of the porous SiC ceramic membrane support. Results show when the sintering temperature is 1450 ℃, we could obtain the aperture of 0.54 μm, 37.5% porosity, bending strength of 38.7 Mpa of porous silicon carbide ceramic membrane support.

Key words: SiC ; Mullite ; Support ; Sintering Temperature

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 多孔陶瓷膜支撑体的特点以及性能要求 2

1.3 多孔陶瓷膜支撑体的制备技术 3

1.3.1 添加造孔剂法 3

1.3.2 固态粒子烧结法 3

1.3.3 反应烧结制备多孔陶瓷支撑体 4

1.3.4 梯度孔法 4

1.4多孔陶瓷膜支撑体的发展现状 4

1.5 多孔陶瓷膜支撑体需要解决的问题 5

1.6 本课题的研究目的及本论文的研究工作 6

第二章 实验部分 7

2.1 概述 7

2.2 实验内容 7

2.2.1 支撑体制备 7

2.2.1 粉体与支撑体性能的表征 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 石墨粉体的表征 9

3.2 石墨含量对多孔碳化硅陶瓷支撑体微孔结构的影响 9

3.3 石墨含量对多孔SiC陶瓷支撑体气体渗透性能的影响 12

3.4 石墨含量对多孔SiC陶瓷支撑体三点抗弯强度的影响 13

3.5 石墨含量对多孔SiC陶瓷支撑体微观结构的影响 14

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 17

致 谢 20

第一章 文献综述

1.1 研究背景

世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实”。如果人类生活在污染十分严重的空气里，那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人类和环境带来巨大灾难。

高温气体除尘技术是利用高温过滤介质（金属或陶瓷过滤材料）直接在高温条件下实现气体的除尘和净化，其突出优点是可以最大程度地利用气体的物理显热，提高能源利用率，实现高温条件下过程强化反应，实现气体的洁净排放，同时可以简化工艺过程，节省工艺设备投资，另外可以节约水资源，并避免了湿法除尘所带来的二次水污染。高温气体除尘技术在能源、石油化工、钢铁、建材等工业领域有广阔的应用前景：整体联合循环发电技术：煤气化联合循环发（IGCC）是一项跨世纪的发电新技术，煤气化产生的高温煤气经过高温除尘和净化后首先通过燃气透平发电，尾气通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机发电，构成联合循发电，发电效率达45%～50%，较普通燃煤发电效率高5%～10%，同时污染物排放很低，是一种高效、清洁发电工艺^[1]。

以膜作为分离介质的膜技术是在二十世纪六十年代出现的一项新兴化工分离技术，由于它与传统的化工分离技术如蒸馏、结晶、离心、过滤和溶剂萃取相比，具有分离效率高，过程无相变，能耗低，设备简单，操作容易等优点，自从七十年代进入工业应用领域后，应用越来越广泛，市场不断扩大。目前，在石油化工、食品、医药、冶金、生物工程，特别是在人类赖以生存的能源、水资源与环境等领域发挥着关键性作用。无机分离膜的发展起源于二十世纪四十年代，其发展可分为三个阶段：（1）用于分离铀同位素的核工业时期；（2）用于液体分离领域的微滤膜和超滤膜发展时期；（3）进入九十年代后的全面发展时期。

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