国产多孔陶瓷和陶瓷膜材料的发展

中国最早的多孔陶瓷材料研究始于1970年代初。山东省工业陶瓷研究设计院先后通过热铸工艺开发了多孔陶瓷产品，如石英，刚玉和铝土矿。该材料的可控孔径为10〜200um，孔隙率为25％〜40％。具有良好的耐酸碱性能。该产品主要是管状产品，主要用于一些气体过滤和液体过滤。在1990年代，该研究所采用涂层技术，开发了具有孔梯度结构的陶瓷微滤膜滤料。这种陶瓷微滤膜材料基于原始的刚玉多孔陶瓷材料。通过喷涂，浸涂和烧结技术，在材料的外表面或内表面上涂覆一层孔径为0.5-30um，厚度为100-300um的均匀氧化铝。以刚玉多孔陶瓷材料为膜载体的膜过滤层，机械强度高，孔径大（60-150um），过滤阻力小。与传统的多孔管陶瓷材料相比，这种具有孔梯度结构的陶瓷膜材料具有过滤精度高，过滤阻力低，清洗再生效果好等优点，实现了传统多孔陶瓷材料的技术升级。在1990年代后期，随着国外陶瓷超滤膜和纳滤膜技术的发展，国内有关单位也开始着手研究和开发用于错流过滤的多通道陶瓷材料。其中，南京工业大学的研究团队完成了多通道陶瓷微滤膜，超滤膜和纳滤膜的研发。这种多通道陶瓷膜材料主要由高纯氧化铝（或刚玉砂）制成。首先，采用挤压成型工艺制备孔径为3〜5um的多通道（包括单通道，7通道，19通道，37通道等），然后采用颗粒烧结工艺或溶胶法-凝胶法以在支撑通道的内表面上制备一层或多层膜过滤层。膜孔径范围从0.8um到几纳米。膜材料主要有氧化铝，二氧化钛，氧化锆或其复合材料。特殊的通道结构设计，光滑的膜表面和较高的高度，进一步拓宽了产品应用领域。目前，国内多通道陶瓷膜材料的研发和应用已达到较高水平。在膜材料的制备，抗污染性能研究，膜材料的改性和复合技术以及应用开发等方面也取得了很大的进展。通道陶瓷膜材料在当前的国内陶瓷膜材料领域中占有很大比例。自21世纪初以来，随着国家节能减排政策的实施，高温气体净化技术需要先进的膜过滤材料。耐高温，耐高压，过滤效率高，适用范围广的高温陶瓷膜材料引起了国内的关注。山东工业陶瓷研究设计院也从事陶瓷膜材料的研究与开发多年。自1990年代末以来，它一直在研究和开发高温陶瓷膜材料。通过热流延成型工艺，挤压成型工艺和等静压成型工艺相继完成了刚玉，堇青石，碳化硅陶瓷和陶瓷纤维复合膜材料的研发。与其他多孔陶瓷材料相比，以多孔堇青石陶瓷材料为载体，以莫来石-硅酸铝纤维为复合膜滤料层的堇青石陶瓷纤维复合膜材料具有较高的孔隙率和较低的过滤阻力。它具有体积密度小和耐高温性优良的优点。它可以用于700℃以下各种高温气体（烟）的净化。过滤精度小于1um，过滤阻力小于2000Pa，净化后的气体杂质浓度一般小于10mg / N·m3。产品可广泛应用于冶炼，建材，焚化炉等高温烟雾净化领域。另一种高温陶瓷膜过滤器材料是碳化硅基陶瓷纤维复合膜材料。它使用先进的冷等静压近净成型工艺，首先制备高温碳化硅陶瓷膜载体，然后将其切成多晶莫来石纤维，刚玉砂等，并制成均匀的陶瓷通过喷涂和烧结工艺，在多个载体的表面上形成纤维复合分离膜层。膜层的孔径可以控制在5-20um，厚度为100-200um。通过支撑层和膜分离层的不同孔结构设计，可以获得具有不同机械性能和不同微孔性能的高温膜分离材料。该高温碳化硅基纤维复合膜滤料的使用温度可达到900℃，工作压力可达到几兆帕，过滤精度可达到0.2um，过滤后气体杂质浓度可达到5mg以下/ N·m3。该产品可广泛用于各种高温高压气体的提纯，例如煤化工行业中高温原油的提纯，多晶硅，有机硅以及合成气中的高温合成气提纯。石化工业。陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器