【摘要】：本文以碳化硅粉為主要原料,通過(guò)加入分散劑、乙醇和水成功制備出分散性和穩(wěn)定性良好的低濃度碳化硅漿料,并以此為基礎(chǔ),分別采用浸漿法和噴涂法在碳化硅支撐體上進(jìn)行涂覆,干燥,高溫?zé)Y(jié)制備出性能優(yōu)異的純碳化硅陶瓷膜。首先研究了球磨時(shí)間、pH、分散劑、固含量、顆粒級(jí)配對(duì)碳化硅陶瓷漿料的單因素影響。其分析結(jié)果表明:碳化硅漿料球磨時(shí)間從1小時(shí)至3小時(shí),漿料顆粒逐漸分散,粒徑變小,在球磨4小時(shí)后顆粒則呈先團(tuán)聚現(xiàn)象;隨著漿料pH值的升高,漿料Zeta電位絕對(duì)值呈先增后減的趨勢(shì),在pH為8時(shí)最大,同時(shí),漿料的粘度、沉降高度和透光率呈類似趨勢(shì);隨著TMAH添加量的增加,漿料粘度呈先減后增的趨勢(shì),Zeta電位絕對(duì)值呈先增后減的趨勢(shì),在添加量為1.6%時(shí),粘度最小,Zeta電位絕對(duì)值最大;隨著CMC-Na添加量的增加,漿料粘度呈先增后減的趨勢(shì),在添加量為0.4%時(shí)有極大值,此時(shí)漿料沉降高度和透光率最低;隨著漿料固含量的增加,漿料粘度和沉降高度呈增加趨勢(shì);改變碳化硅顆粒的級(jí)配,在m(F1):(F2)=7:3時(shí),漿料的粘度最小。為了進(jìn)一步探究固含量、TMAH、CMC-Na、pH對(duì)漿料和陶瓷膜的影響因素主次,在上述基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了L9(3~4)正交實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果表明:漿料的粘度和沉降高度受固含量影響最大,陶瓷膜的平均孔徑大小受CMC-Na添加量影響最大。綜合考慮確定漿料最佳配方為:固含量為6%,pH為9,TMAH添加量為1.6%,CMC-Na添加量為0.4%。其次,研究了顆粒級(jí)配、固含量、燒結(jié)溫度對(duì)一次涂膜后的陶瓷膜微觀形貌、物相、孔徑分布、純水通量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:樣品燒結(jié)后的物相均為6H-SiC,采用噴涂法,顆粒級(jí)配為m(F1):m(F3)=5:5,燒結(jié)溫度為2050℃時(shí),陶瓷膜表面平整,無(wú)明顯缺陷,顆粒圓潤(rùn),顆粒大小無(wú)明顯長(zhǎng)大,膜層厚度約為20μm,孔徑分布為0.67μm~1.89μm,平均孔徑為1.154μm,純水通量為15 m~3/(m~2·h)。第三,研究了顆粒級(jí)配、燒結(jié)溫度對(duì)二次涂膜后的陶瓷膜微觀形貌、物相、孔徑分布的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:樣品燒結(jié)后物相均為6H-SiC,采用噴涂法,顆粒級(jí)配為m(F3):m(F4)=7:3,燒結(jié)溫度為1900℃時(shí),陶瓷膜表面無(wú)缺陷,膜層強(qiáng)度較高,膜層厚度約為50μm,顆粒圓潤(rùn),孔徑分布為0.4μm~0.7μm,平均孔徑大小為0.6139μm。
【圖文】：

耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕；(2) 相對(duì)其他無(wú)機(jī)膜具有較大的通量壓力降；(3) 易于反吹、過(guò)濾效率高；(4) 具有良好的熱穩(wěn)定性壽命長(zhǎng)，多次使用過(guò)后依然能保持過(guò)濾效率。碳化硅陶瓷膜能嚴(yán)苛的環(huán)境，，能夠廣泛應(yīng)用于油水分離、生物醫(yī)藥、氣固分離眾多領(lǐng)域，是一種有望取代其他無(wú)機(jī)膜材料的新型分離膜[14-16]

這些晶型均可列入六方系軸內(nèi)，4H 為四層六方系，6H 為六層六方系，15R 為十五層菱面體系。當(dāng)溫度達(dá)到 2100℃時(shí)，立方相的 β-SiC開(kāi)始不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?α-SiC，當(dāng)溫度接近 2400℃時(shí)，該轉(zhuǎn)變迅速發(fā)生，當(dāng)溫度高于 2700℃時(shí)，不含雜質(zhì)的碳化硅開(kāi)始分解成硅蒸汽和碳。SiC 的常見(jiàn)晶型及晶格常數(shù)如表 1-1。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ163.4;TB383.2

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