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二氧化锡多孔陶瓷膜的制备及其表征

作　者: 顾芸
导　师: 刘晓东
学　校: 南京理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 二氧化锡陶瓷支撑体微滤膜膜污染
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近些年,陶瓷膜由于其独特优越的性能在许多领域得到广泛的应用,其市场销售额逐年增长,引起了许多学者的关注。在陶瓷膜的发展过程中,始终制约着其大规模的运用的主要原因之一是陶瓷膜的膜污染问题,虽然相对有机膜,陶瓷膜的膜污染更容易去除,但是这仍会制约着陶瓷膜的发展。本文采用二氧化锡作为原料来制备新型二氧化锡多孔陶瓷膜,旨在利用二氧化锡自身潜在的导电性能与电化学氧化技术结合来解决膜污染问题。主要进行了三个方面的工作：二氧化锡陶瓷支撑体制备工艺的探索,寻得制备工艺的最佳参数；在支撑体上镀二氧化锡微滤膜,研究膜制备的影响因素；利用制得的陶瓷膜处理污泥上清液,观察其过滤性能,此外将其与电化学技术相结合,初步探索二氧化锡陶瓷膜的抗污染能力。实验结果表明,在二氧化锡多孔陶瓷支撑体的制备过程当中,最佳烧结温度为1400℃,烧结保温时间为1.5h最优,得到的支撑体纯水通量为0.963m3·m-2·h-1,孔隙率为36.7%,平均孔径为1μm。添加TiO2烧结助剂后于1300℃得到的支撑体纯水通量为0.96m3·m-2·h-1,孔隙率为36.69%,与无添加烧结剂支撑体在1400℃下相同,说明添加TiO2不仅能增强支撑体的机械性能还能降低其烧结温度。石墨和PVA的最佳添加量分别为5%和7.5%,纯水通量分别为5.61m3·m-2·h-1和4.97m3·m-2·h-1、平均孔径分别为2.5μm和2μm。采用溶胶-凝胶法制备二氧化锡微滤膜的过程中,以平均孔径为2.5μm的支撑体作为基体。低温烧结膜容易脱落,最佳烧结温度为1400℃。涂膜次数为20次时,膜均匀无瑕疵,孔径分布为0.9μm,纯水通量为2.2m3·m-2·h-1,达到了微滤膜标准。本实验能制得平均孔径在0.7-0.9μm的微滤膜。采用平均孔径为0.9μm的多孔二氧化锡陶瓷膜过滤污泥上清液,考察了过膜压力、温度、上清液的浊度对二氧化锡微滤膜过滤性能的影响。实验得出最佳过膜压力为0.1MPa,最优溶液温度为40℃,浊度为20NTU时膜过滤性能相对较好,浊度去除率均在80%以上。在将膜技术与电化学技术相结合后发现,通电的情况下,二氧化锡确实有良好的抗污染能力,在电压为30V下,膜的污水通量最高,为1.8m3·m-2·h-1,接近膜的纯水通量,并且在1h内稳定不衰减。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-23
  1.1 无机膜的产生  11-12
  1.2 无机膜研究现状  12
  1.3 无机膜的应用  12-14
    1.3.1 在液体处理领域的应用  13
    1.3.2 在气体处理领域的应用  13
    1.3.3 在催化反应中的应用  13-14
  1.4 无机膜的结构  14-15
    1.4.1 支撑体  14
    1.4.2 过渡层  14-15
    1.4.3 分离层  15
  1.5 支撑体的制备  15-17
    1.5.1 固态粒子烧结法  15
    1.5.2 溶胶-凝胶法  15-16
    1.5.3 添加造孔剂法  16-17
    1.5.4 有机泡沫浸渍法  17
    1.5.5 发泡法  17
  1.6 固态粒子烧结法与添加造孔剂法的结合  17-20
    1.6.1 成型方法  17-18
    1.6.2 添加剂  18-20
  1.7 中间体的制备  20
  1.8 SnO_2陶瓷材料  20
  1.9 课题研究的意义及内容  20-23
    1.9.1 课题的提出和研究意义  20-21
    1.9.2 本文的构想  21
    1.9.3 主要研究内容  21-23
2 二氧化锡多孔陶瓷支撑体的制备及表征  23-39
  2.1 引言  23
  2.2 实验  23-29
    2.2.1 实验仪器、设备  23-24
    2.2.2 实验材料和试剂  24-25
    2.2.3 实验、分析表征方法  25-29
  2.3 结果与讨论  29-38
    2.3.1 烧结温度的影响  29-31
    2.3.2 保温时间的影响  31-32
    2.3.3 烧结曲线的制定  32-33
    2.3.4 烧成添加剂的影响  33-34
    2.3.5 造孔剂对支撑体的影响  34-38
  2.6 本章小结  38-39
3 二氧化锡陶瓷微滤膜的制备及表征  39-47
  3.1 前言  39
  3.2 实验  39-42
    3.2.1 实验仪器及装置  39
    3.2.2 实验材料及试剂  39-40
    3.2.3 实验、分析表征方法  40-42
  3.3 结果和讨论  42-46
    3.3.1 膜表面和断面分析  42-43
    3.3.2 烧结温度对膜的影响  43-45
    3.3.3 涂膜次数对膜形成的影响  45-46
    3.3.4 膜厚对孔径分布的影响  46
  3.4 本章小结  46-47
4 二氧化锡陶瓷膜过滤性能研究  47-55
  4.1 模拟废水  47
  4.2 实验  47
    4.2.1 实验仪器、设备  47
    4.2.2 实验方法  47
  4.3 实验结果和讨论  47-51
    4.3.1 压力对过滤的影响  47-49
    4.3.2 温度对过滤的影响  49-50
    4.3.3 浊度对过滤的影响  50-51
  4.4 二氧化锡陶瓷膜污染去除的初步研究  51-54
  4.5 本章小结  54-55
5 结论与建议  55-57
  5.1 结论  55-56
  5.2 建议  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-63
附录  63

二氧化锡多孔陶瓷膜的制备及其表征

内容摘要

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