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陶瓷微滤膜过滤超细粉体系的分析
作者:管理员    发布于:2016-01-22 10:22:20    文字:【】【】【

  超细粉(尤其是纳米粉体)由于其在电、光、磁和生物学方面的性能,已受到学术界和工业界的普遍关注,其在涂料行业也具有广泛的用途。对于超细粉的制备,国内工业化的生产还是以化学法为主111.在粉体合成反应结束后,溶液中会残留多种离子,若不清洗干净,会对超细粉体的产品质量产生严重的影响。目前,采用陶瓷膜过滤洗涤、回收和浓缩超细粉体成为一个新的发展方向12-51.但由于对陶瓷膜在细微颗粒悬浮体系的过滤方面研究还不够深入,对于过滤过程污染情况、操作条件和膜的选择还需具体实验确定。

  在前期的工作中,作者已采取阻力模型对颗粒体系过滤中的阻力分布进行了分析,且测定了膜表面沉积层内的粒径分布,确定了超细颗粒体系的膜污染以滤饼沉积为主;随颗粒粒径的增大,滤饼层的阻力比例虽基本不变,但沉积层内颗粒的平均粒径呈减小趋势,比阻增大。由此可分析超细颗粒体系过滤中操作条件和颗粒粒径对渗透通量的影响16.但是,进行阻力分析需要测定大量的数据:膜纯水通量,过滤的拟稳定通量,水漂洗后膜纯水通量,膜清洗后渗透通量等;沉积层内颗粒的粒径和粒径分布,需要对膜进行刷洗。测定中一方面费时费力,另一方面可能对膜造成不必要的损坏,导致膜不能进一步使用。所以寻求一个简便的辨别沉积层内颗粒大致分布的方法至关重要。

  通过对颗粒的受力分析,可计算出一定过滤条件下,超细颗粒体系中可沉积在膜表面的大(临界)颗粒粒径。本文从计算可沉积在膜表面的大颗粒粒径(临界粒径)着手,分析了滤饼层的结构与颗粒粒径的关系,并采用渗透通量随操作条件变化的数据对分析结果进行验证,为陶瓷微滤膜过滤超细粉体的过程中的条件选择和膜污染分析提供了一种简捷的方法。

  1实验部分实验采用南京工业大学膜科学技术研究所生产的氧化铝微滤膜膜孔径为0.2Mm孔隙率为30,膜厚为30Mm实验和计算所用的氧化铝编号颗粒的粒径分布见表1实验时将颗粒用去离子水配成0.033(体积分数)的悬浮液。实验装置和实验方法已有报道161.表1颗粒的种类和粒径分布Mm颗粒编号3粒径50粒径94粒径2结果与讨论21可沉积颗粒临界粒径的计算和滤饼层结构的分析随流体流动的颗粒主要受以下几个力:错流过滤产生的曳力,渗透流动产生的曳力,横向升力,重力(方向随膜管放置的方向而定)若颗粒已沉积到膜表面或膜孔内,其还要受另外两个力:摩擦力和吸着国家自然基金(20406007)和江苏省自然科学基金创新人才项目(BK2003402)资助项目钟!:陶瓷微滤膜过滤超细粉体系的分析粒径//mi可沉积颗粒的临界粒径数据表明可沉积临界粒径随膜孔径、颗粒粒径而改变,且随颗粒平均粒径的增大呈先增大后减小的趋势。图中的长虚线(对角线)将可沉积临界粒径和颗粒粒径的关系分为两类。

  (1)长虚线上方的颗粒其可沉积临界粒径大于颗粒的平均粒径,因此过滤的初始阶段,悬浮液中有大量可沉积的颗粒,基于颗粒间的架桥作用,沉积的颗粒可以迅速在膜表面形成连续的滤饼层,随后沉积的颗粒继续增加滤饼层的厚度。此种滤饼层相对孔隙率较大,滤饼层容易被压密,所以渗透通量受操作压力和错流速率等操作条件的影响较大,会出现“门力。上述各种力的计算可

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