HTQ型陶瓷膜过滤器的开发应用
时间：2020-03-18 05:13:33 来源：千叶帆 本文已影响人
0 引 言
国内化工行业硫酸法生产钛白粉的工艺中，制得的偏钛酸都采用叶片真空吸滤器进行过滤，滤饼用水洗涤。因此，细微的偏钛酸穿过滤布流失。目前，我国钛白粉生产企业大多采用自然沉降法，回收滤液中的偏钛酸粒子。但由于细小的偏钛酸粒子呈悬浮状，沉降速度慢，不仅需要大面积的沉降设备，而且回收不完全。排出的废酸和废水中含有微米级的偏钛酸粒子，既污染了环境又损失了昂贵的偏钛酸粒子。因此，废酸和废水的回收利用成为国内钛白粉生产企业急需解决的课题。
1 HTQ型陶瓷膜过滤器的开发，其关键技术是多孔陶瓷无机膜管的研制。
1.1实验
（1）样品的制备
单管与多通道管状陶瓷膜的制备：用α-Al2O3 粉料和适当的有机聚合物粘结剂、溶剂、增塑剂和润滑剂等添加剂混合制成塑性坯料，在真空挤管机上挤管，管坯经干燥后进窑炉烧成。
（2）样品的表征
用Archimede法（GB1966-80多孔陶瓷显气孔率方法）测定样品的开孔率和总孔率（α-Al2O3理论密度为3.97 g/cm3）。以泡点法测定样品孔径大小和分布；X-650型扫描电子显微镜观察样品的微结构：采用自制的装置测试样品的爆破压力。
2 结果与讨论
2.1 氧化铝粉粒径对多孔α-Al2O3陶瓷的影响
由此可见，原料粉的粒径与形状对样品影响很大，试样的平均孔径随原料粉的粒径增大而增大，但孔隙率变化不大，孔径的大小不仅决定于原料粉的粒径，而且与粒子的形状及分布有关。
2.2成孔剂的量对多孔α-Al2O3陶瓷的影响
为研究成孔剂的用量对多孔陶瓷的影响，实验中用平均粒径0.6μm 的氧化铝粉，添加不同量的粒径<1μm的成孔剂碳粉，成型压力195MPa，烧结温度1 200℃，烧结时间9h。
从试样的成孔剂添加量与孔隙率及孔径分布的关系，可以看出随着成孔剂的增加，孔隙率逐步增大。这是由于成孔剂填充α-Al2O3颗粒堆积间隙，使颗粒的接触面积减小。在烧结时，颗粒间产生“颈缩”后，留下的孔隙相应增加。
随着成孔剂的增加，试样的孔径向大的方向移动，同时孔径分布也变宽，成孔剂量增大时，与原料混和的不均匀趋势增加，因而孔径分布变宽。
从开口气孔率和总气孔率接近程度看，成孔剂量以20%为佳；但从孔径分布看，则以10%的量较好。所以添加成孔剂要根据实际情况来确定。
2.3 多孔陶瓷管的微结构及强度
采用挤压成型的多孔陶瓷管，从剖开的样品看，颗粒呈烧结成颈的微结构，经测定，所制备的多孔陶瓷管的爆破压力>4.5MPa，已超过国际上商品化产品指标（>3.0MPa）。
2.4 烧成制度与多孔陶瓷管的孔隙率和孔径分布关系
采用不同的烧结温度得到样品的开口气孔率、闭口气孔率、总气孔率。可见，在一定的烧结温度下，多孔陶瓷管具有较高的气孔率（开孔率>42%）；随着烧结温度的提高，开口气孔率从44%降到42.09%，而闭口气孔率保持在6%左右。
2.5 多孔陶瓷膜用于液体分离，必须有大的渗透通量
2.6以挤压成型和烧结，成功地制备出管状多通道陶瓷过滤膜，管膜的孔隙率>45%，孔径分布均匀，抗张强度大。
3 结 论
3.1该机过滤介质多孔陶瓷过滤膜，在压力的作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质或液体透出膜，大分子物质被膜载留达到分离与过滤。陶瓷过滤膜化学稳定性好，耐酸碱和有机溶剂；耐高温抗污染；过滤阻力小，分离效率高；强度大、易再生；净化成本低，使用寿命长。
HTQ陶瓷过滤器结构合理， 由主机外壳、多孔陶瓷无机膜管、电脑自动控制反冲清膜系统、气动系统等构成，自动化程度高，反冲清膜效果好，滤液清澈透明。
3.2在国内多家硫酸生产企业，建立了日处理200吨以上的废酸过滤装置，成功地解决了偏钛酸的废酸和废水问题，回收了昂贵的偏钛酸粒子和废酸，为企业创造了效益。其工艺流程如图3。
3.3HTQ型陶瓷膜过滤器单台过滤面积5m2， 容积1.15m3，二台并联，过滤压力0.8～1.5MPa，过滤精度0.5～3μm，过滤量8m3～12m3。
参 考 文 献
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