基于低品位凹凸棒石黏土的陶瓷膜支撑体制备

范兆如^1,2，周守勇²，李梅生²，赵宜江²，邢卫红¹

1. 南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室国家特种分离膜材料工程技术中心2. 淮阴师范学院化学化工学院江苏省环境功能材料工程实验室江苏省低维材料化学重点实验室

摘 要：多孔陶瓷膜支撑体是陶瓷膜制备与应用的基础,是支撑膜层的关键因素,为陶瓷膜提供一定的机械强度和耐腐蚀性能。由于支撑体材质单一,原料不易烧结且造价成本高等原因,各国学者开始寻找一些新的、更廉价的原料(如硅藻土、粘土、高岭土、粉煤灰等)来代替氧化铝作为制备支撑体的原材料,并取得了一定的进展。本工作采用低品位凹凸棒石黏土制备多孔陶瓷膜支撑体,系统研究了原料配比、成型压力、烧结温度和添加剂对支撑体性能的影响。结果表明:凹凸棒石黏土中加入适量的氧化铝作为骨料,能够有效阻止支撑体在烧结过程中的过度收缩,使其收缩率由(30±0.12)%降低到(3.1±0.05)%,支撑体的机械强度和孔隙率大幅增加。支撑体孔隙率随造孔剂添加量增加而增大,机械强度随造孔剂添加量增加而降低。支撑体的机械强度随成型压力增加而变大,孔隙率随成型压力增加而减少。支撑体的机械强度随烧结温度的升高而增大,当烧结温度超过750℃时,凹凸棒石黏土结构开始坍塌,支撑体致密化开始形成,孔隙率显著降低。当凹凸棒石黏土含量为63%,氧化铝含量为29%,造孔剂含量为6%,干压压力为10MPa,烧结温度700℃时,支撑体性能最优,平均机械强度为(18.11±1.83)MPa,孔隙率为(45.94±0.49)%。

关键词：凹凸棒石黏土;陶瓷膜支撑体;烧结;耐酸碱腐蚀;