过滤器的设计石油化工论文提纲

论文题目：多通道碳化硅多孔陶瓷非对称滤膜的制备和性能研究

摘要：膜分离技术已广泛应用于能源、环境保护、石油化工、食品等领域,而以具有高强度、耐高温、化学稳定性好、寿命长、易再生和分离效率高等优点的多孔陶瓷滤膜最为显著,其作为高效率错流过滤器的核心部件,在高温、耐蚀等苛刻环境下具有广阔的应用前景。进行陶瓷膜结构设计与优化是决定其应用的前提,关键是如何在高渗透通量和分离精度间获得良好的平衡。目前采用非对称的膜结构设计是一种有效的解决方法,非对称膜由支撑体、过渡层和微孔膜构成,高气孔率、大孔径的支撑体具有低的流体介质阻力,可满足高渗透性,并给予膜层高的机械支撑性;细颗粒构成的表面膜层孔径小、厚度小,具有较好的分离精度;支撑体和膜层的颗粒尺寸差异大,需采用过渡层结构加以调控。本文研究了多孔碳化硅陶瓷支撑体和膜层的制备方法、微观结构、几何尺寸、渗透性能、机械强度等,为多孔碳化硅陶瓷滤膜的开发应用提供理论指导和实验支持。首先研究了模压成型、低温烧结制备圆饼状多孔碳化硅陶瓷支撑体的方法,并以之为基础制备多通道的多孔碳化硅陶瓷支撑体。选用34μm的碳化硅颗粒,添加12%的低温烧结助剂和1.5%糊精溶液混合后,采用模压成型方法,调节成型压力和烧结温度等制备多孔碳化硅陶瓷。在850℃、870℃、900℃和950℃烧结制备多孔碳化硅陶瓷时,随着烧结温度的升高,气体渗透率由322.66 m3/m2·h·kPa增加到361.82 m3/m2·h·kPa,之后又降低至308.24 m3/m2·h·kPa,开口气孔率对气体渗透率的影响更显著。终端过滤结果表明随多孔碳化硅陶瓷滤片厚度由2.3 mm增加到7.5 mm过程中水的渗透通量呈线性下降;在厚度一定时,随着开气孔率的增加,水的渗透通量迅速提高;在50 MPa成型、870℃烧结时,制备出开气孔率38.4%,抗压强度83.2 MPa,气体渗透率为361.82m3/m2·h·kPa的多孔碳化硅陶瓷支撑体。其次,采用机械搅拌与水浴加热相结合的方式,加入分散剂、消泡剂等,配制稳定悬浮的碳化硅陶瓷浆料。羧甲基纤维素钠（CMC）溶液的粘度和CMC浓度呈指数形式增加,溶液静置至60 h过程中,粘度升高,随后不断降低;加入不同粒径碳化硅后,流体的粘度与固含量呈指数关系;固含量相同时,CMC含量越高,浆料悬浮稳定性越好;CMC相同时,随着固含量的增加,其悬浮稳定性提高。沉降实验表明0.5%CMC、55%固含量的预制浆料,静置2 h内悬浮稳定性为100%,5 h时悬浮稳定性为98%。最后,在最大孔径为65μm的Φ60 mm多孔碳化硅管外表面通过浸渍-提拉法制备滤膜。随着浆料粘度和固含量提高,提拉制备碳化硅膜层厚度增加;而提拉速率由1mm/min增加到1000 mm/min的过程中,碳化硅膜层的厚度降低。当膜层厚度由176μm增加到804μm的过程中,气体渗透率由302 m3/m2·h·kPa减小至235 m3/m2·h·kPa,厚度和气体渗透率呈线性关系。

关键词：碳化硅;陶瓷膜;浸渍提拉法;膜层控制;渗透率

学科专业：材料加工工程

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及选题意义

1.2 无机膜概述

1.2.1 无机膜的发展历程

1.2.2 无机膜的应用

1.2.3 无机膜的分类

1.2.4 无机膜的制备方法

1.3 过滤分离的方式和机理

1.3.1 过滤分类

1.3.2 过滤机理

1.3.3 反吹清灰原理

1.4 本课题研究目的及研究内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

第2章 多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备与性能研究

2.1 实验原料及实验仪器

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.2 制备及表征

2.2.1 制备

2.2.2 检测与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 烧结温度对多孔碳化硅陶瓷开口气孔率、体积密度的影响

2.3.2 成型压力对多孔碳化硅陶瓷开口气孔率、体积密度的影响

2.3.3 抗压强度

2.3.4 气体渗透率和最大孔径

2.3.5 多孔碳化硅陶瓷厚度对水渗透通量的影响

2.3.6 水渗透性能测试试样的形貌

2.3.7 多通道碳化硅陶瓷支撑体及其微观形貌

2.4 本章小结

第3章 碳化硅浆料的配制与性能研究

3.1 实验原料及实验仪器

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验仪器

3.2 制备及表征

3.2.1 理论依据

3.2.2 稳定悬浮浆料的制备

3.2.3 表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 粘度值

3.3.2 浆料的悬浮稳定性

3.4 本章小结

第4章 碳化硅陶瓷膜气体渗透性能研究

4.1 实验仪器

4.2 制备及表征

4.2.1 制备

4.2.2 表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 浆料粘度对碳化硅膜层厚度的影响

4.3.2 浆料中固含量对膜层厚度的影响

4.3.3 基体提拉速度对碳化硅膜层厚度的影响

4.3.4 碳化硅膜层厚度对其气体渗透率的影响

4.3.5 碳化硅膜层的物相分析和微观形貌

4.4 浸渍提拉涂膜机理探索

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢