烧结制度对单管式氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

胡敏盾，同帜，李大川，李海红，董旭娟



烧结制度对单管式氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

胡敏盾1，同帜1，李大川2，李海红1，董旭娟1

(1. 西安工程大学环境与化学工程学院，西安 710048；2. 陕西省现代建筑设计研究院，西安 71008)

以α-Al2O3为骨料、羧甲基纤维素为造孔剂和粘结剂、CuO-TiO2为烧结助剂制备单管式氧化铝陶瓷支撑体，对支撑体孔隙率与抗折强度进行测试，并用X线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对支撑体的物相与微观结构进行分析与观察，研究升温速率、保温时间和烧结温度等烧结工艺参数对支撑体性能的影响。结果表明：在高温烧结过程中形成Al2TiO5、尖晶石型CuAl2O4和铜铁矿型CuAlO2，可促进烧结，其中Al2O3与TiO2之间发生固溶反应形成Al2TiO5相起主导作用；在30~200，200~350，350~800，800~1 200 ℃这4个温度范围内，分别以12，6，12和4 ℃/min的升温速率匀速升温，并在350和1 200 ℃分别保温0.5和2 h，最后随炉冷却，制得的支撑体具有良好的孔隙率、抗折强度和微观结构，孔隙率达到30.98%，抗折强度为104.88 MPa。

α-Al2O3陶瓷支撑体；单管式；烧结制度；孔隙率；抗折强度

多孔陶瓷膜过滤技术是一种新型的高效分离技术。多孔陶瓷膜因具备耐高温、过滤效率高、化学稳定性好、易清洗再生等优点，已日益广泛应用于石油化工、食品、医药、冶金、生物工程等行业，特别是在人类赖以生存的能源、水资源与环境等领域发挥着关键性作用[1−3]。多孔陶瓷膜可看作是一种由支撑体、中间层和膜层3部分(均为多孔结构)组成的多孔梯度材料，其中支撑体的作用是为膜层提供足够大的抗折强度与支撑，但同时也需具备较高的渗透率，因此，有效控制支撑体的孔径分布和大小、有机结合支撑体的高通透量和高强度成为近年来陶瓷膜材料研究的重点之一。……