管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体的制备研究Preparation of Tubular Ceramic Support Based on Quartz and Coal Gangue
张璐璐,李峰林,张国艳,刘颖,肖进彬
摘要(Abstract):
以石英砂和煤矸石为主要原料,采用模压成型法制备管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。通过XRD、SEM、三点弯曲法、压汞法、质量损失法和自制装置对陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、抗折强度、孔径、耐酸碱腐蚀性、纯水通量等进行表征和测试。考察了原料配比、烧结温度、保温时间等因素对陶瓷支撑体性能的影响。实验结果表明:原料配比石英砂∶煤矸石∶钾长石∶羧甲基纤维素钠∶碳酸钠∶四硼酸钠=53.5∶30∶5∶5∶4∶2.5,在烧结温度850℃、保温时间30 min条件下,可制备气孔率40%、抗折强度9.17 MPa、孔径25μm、耐酸腐蚀质量损失率1.1%、耐碱腐蚀质量损失率3%、纯水通量100.7 m~3·m~(-2)·h~(-1)·bar~(-1)的低成本管式煤矸石—石英基陶瓷支撑体。
关键词(KeyWords): 煤矸石;石英;管式;陶瓷支撑体;制备
基金项目(Foundation): 河南省科学院基本科研业务费项目(220614083);河南省科学院科技开放合作项目(210914001,210914014)
作者(Author): 张璐璐,李峰林,张国艳,刘颖,肖进彬
DOI: 10.13958/j.cnki.ztcg.2023.01.004
参考文献(References):
- [1]周俊兰.经济增长与工业污染关系的实证研究[D].湖北师范大学,2021.
- [2]IVANETSАI,RATKOАI,AZAROVAТА,et al. Preparation and properties of microfiltration membranes based on natural crystalline SiO2[J]. Ceramics International,2014,40(8):12343-12351.
- [3]王峰,谢志鹏,千粉玲,等.多孔陶瓷膜支撑体的制备研究进展[J].硅酸盐通报,2012,31(2):285-290.
- [4]吴泽霖,王斌,陈家才,等.高性能氧化铝陶瓷膜支撑体的制备及表征[J].佛山陶瓷,2019,30(1):10-14.
- [5]陈俐.多孔Si C陶瓷膜的制备与废水处理性能的表征[J].功能材料,2020,51(12):12204-12208.
- [6]范益群,漆虹,徐南平.多孔陶瓷膜制备技术研究进展[J].化工学报,2013,64(1):107-115.
- [7]闫笑,同帜,王佳悦,等.烧结温度对黄土陶瓷膜支撑体性能的影响[J].硅酸盐通报,2019,38(8):2657-2661,2667.
- [8]KANG J S,PARK S G,LEE J J,et al. Effects of membrane fouling formation by feed water quality and membrane flux in water treatment process using ceramic membrane[J].Journal of The Korean Society of Water and Wastewater,2018,32(2):77-87.
- [9]孟峰,同帜,孙小娟,等.高岭土对黄土基陶瓷膜支撑体的性能影响[J].中国陶瓷,2019,55(9):17-22.
- [10]LIU J,DONG Y C,DONG X F,et al. Feasible recycling of industrial waste coal fly ash for preparation of anorthite-cordierite based porous ceramic membrane supports with addition of dolomite[J]. Journal of the European Ceramic Society,2016,36(4):1059-1071.
- [11]同帜,张健需,孙小娟,等.基于天然黄土低温烧制的多孔管状陶瓷基体及其表征[J].材料导报,2020,34(6):12051-12057.
- [12]张杰,田蒙奎,张云飞.烧结制度及造孔剂用量对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体性能的影响[J].硅酸盐通报,2017,36(3):785-790.
- [13]闫笑,同帜,王佳悦,等.低成本无机陶瓷膜制备研究进展[J].人工晶体学报,2019,48(7):1208-1213.
- [14]左绪俊,费乾锋,王臣,等.粉煤灰基多孔陶瓷膜的制备工艺研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2018,36(6):925-928.
- [15]IVANETSАI,AZAROVAТА,AGABEKOV V E,et al.Effect of phase composition of natural quartz raw material on characterization of microfiltration ceramic membranes[J].Ceramics International,2016,42(15):16571-16578.
- [16]朱素娟.多孔石英质陶瓷膜支撑体的制备与性能研究[D].海南大学,2011.
- [17]刘振,马磊,肖进彬.煤矸石资源化利用研究进展[J].煤炭与化工,2019,42(10):110-113.
- [18]秦建良,田蒙奎,陶文亮,等.利用煤矸石制备无机陶瓷膜支撑体[J].中国陶瓷,2015,51(6):59-63.
- [19]黄开佩,同帜,杨博文,等.粉煤灰/黄土基陶瓷膜支撑体的制备[J].中国科技论文,2019,14(12):1294-1299.
- [20]申鹏飞,秦子鹏,田艳,等.碳酸钠对粉煤灰泡沫玻璃性能影响的研究[J].中国陶瓷,2017,53(6):46-50.
- [21]唐紫娟,梁健,江伟辉,等.硼砂对泡沫陶瓷结构和性能的影响[J].陶瓷学报,2021,42(1):63-68.
- [22]同帜,黄开佩,杨博文,等.低成本新型多孔陶瓷膜支撑体的制备及性能[J].材料导报,2021,35(6):6054-6059.
- [23]张小珍,章婧,周健儿,等. SiO2基多孔陶瓷膜支撑体的制备[J].硅酸盐通报,2011,30(6):1319-1322.
- [24]陈超.纳米二氧化硅制备石英陶瓷工艺的探索研究[D].天津大学,2010.