燒結制度對煤矸石基支撐體的性能影響

陳維星,王理明,同 幟,李苗雨,吳 魁

(1.西安工程大學 環境與化學工程學院,西安 710048;2.陜西省現代建筑設計研究院,西安 710048)

近年來,膜分離技術已經逐漸廣泛應用于糧食生產、海水淡化、石油化工、印染廢水及城市生活污水處理等多個領域[1-5]。相比于高分子聚合物膜,無機陶瓷膜具有抵御化學清洗、耐高溫、耐酸堿腐蝕、化學性能穩定、機械強度高、易消毒處理、壽命長、易清洗再生等優點[6-9],但是兩個問題阻礙了無機陶瓷膜的廣泛應用:一個是制造成本高,主要是燒結能耗和原材料成本;另一個是材料種類有限,陶瓷膜支撐體多以Al2O3和SiC為骨料,價格昂貴[10-11]。因此,選用合適的支撐體材料以及制備方法是陶瓷膜研究的重要方向之一。

煤矸石是全世界最大的煤炭工業廢棄物之一,但因為其是多礦物的混合體,所以也具備了資源化優勢[12-14]。作為一種廢棄物資源化策略,由工業固體廢棄物衍生出的陶瓷膜支撐體由于其低廉的價格、可再生和可持續的特性以及高水平的滲透性能和強度性能,在膜分離技術領域中成為了熱點話題[15-16]。煤矸石中的SiO2、Al2O3、TiO2等金屬氧化物可以降低支撐體的燒結溫度,從而有助于降低制備陶瓷支撐體的成本[17]。秦建良等[18]以煤矸石為骨料制備出了低成本且性能較好的無機陶瓷膜支撐體。范麗等[19]以煤矸石為原料,以碳粉為造孔劑,在燒結溫度1 100 ℃、保溫1 h的條件下制備了管狀煤矸石基多孔陶瓷膜支撐體。張杰[20]以粉煤灰和煤矸石為原料,以甲基纖維素為粘結劑,碳粉為造孔劑,制備出高機械強度、低成本的多孔陶瓷膜支撐體。……