【摘 要】
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多孔陶瓷是一类兼有多孔材料和陶瓷材料性能的功能材料,具有开孔率高、比表面积大、耐高温腐蚀、隔热保温、孔结构分布均匀及使用周期长等优点,被广泛应用于制造分离过滤、吸音隔热、催化载体、敏感元件等材料。本研究以硅微粉和玻璃粉为原料通过专利技术制成多孔空心微珠;再以硅微粉多孔空心微珠为骨料,玻璃粉多孔微珠为粘接剂干压成型制备多孔陶瓷材料。探讨了骨料与粘接剂的配比对多孔陶瓷开气孔率、比表面积、中位孔径及抗压
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多孔陶瓷是一类兼有多孔材料和陶瓷材料性能的功能材料,具有开孔率高、比表面积大、耐高温腐蚀、隔热保温、孔结构分布均匀及使用周期长等优点,被广泛应用于制造分离过滤、吸音隔热、催化载体、敏感元件等材料。本研究以硅微粉和玻璃粉为原料通过专利技术制成多孔空心微珠;再以硅微粉多孔空心微珠为骨料,玻璃粉多孔微珠为粘接剂干压成型制备多孔陶瓷材料。探讨了骨料与粘接剂的配比对多孔陶瓷开气孔率、比表面积、中位孔径及抗压强度等性能的影响;利用颗粒稳定泡沫技术,探索了在浆料中加入有机分散剂及发泡剂优化硅微粉多孔空心微珠的结构;研究了烧结温度以及骨料与粘接剂的配比对多孔陶瓷性能的影响;基于上述经验探索,本研究在后续实验中将骨料原料硅微粉更换为硅藻土,系统的研究了发泡剂含量、烧结温度、骨料与粘接剂配比、保温时间等工艺参数对硅藻土基多孔陶瓷断面形貌、物相变化、开气孔率、中位孔径、比表面积及抗压强度的影响,同时设计了正交试验来优化工艺参数,最后探讨了该发泡硅藻土基多孔材料对河水的去污处理效果,得到结论如下:(1)以硅微粉多孔空心微珠为骨料,玻璃粉多孔微珠为粘接剂干压成型制备的多孔陶瓷材料孔径接近16μm、开孔率及比表面积较小分别为57.3%、0.69m~2/g,无法满足实验对过滤材料的基本要求。(2)在浆料制备过程中引入颗粒稳定泡沫技术后,陶瓷骨料结构改善明显,以此制备的发泡硅微粉基多孔陶瓷孔径减小到10.5μm、开孔率及比表面积分别上为69%、1.92m~2/g。(3)在发泡硅藻土基多孔陶瓷的工艺研究中,发现当发泡剂的用量为每3kg陶瓷粉体添加140m L、骨料与粘接剂配比为7:3、烧结温度为800℃、保温时间为2h时多孔陶瓷性能达到最佳,其开气孔率高达75%,中位孔径为7.40μm,比表面积达2.91m~2/g,抗压强度为1.91±0.09MPa。(4)通过对比发泡硅藻土基多孔陶瓷和发泡硅微粉基多孔陶瓷来看,我们选择性能参数更好的发泡硅藻土基多孔陶瓷对河水进行细菌、浊度和色度的过滤测试,其结果显示:实验所制备的硅藻土基多孔材料对细菌总数的截留效率在99%以上,过滤后河水的浊度、色度达到了生活饮用水卫生标准。鉴于此,该技术及其产品具有良好的应用前景。
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