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非对称陶瓷膜过滤管的结构和力学性能研究
浏览次数:267发布时间:2019-05-10 15:48:05 文章来源:
随着高温下气体分离工艺的发展, 对分离装置的耐高温性能提出了越来越高的要求。 非对称陶瓷膜过滤管具有孔隙率高、耐腐蚀、耐高温、机械强度高、便于清洗、使用寿命长等优点, 可高效率地分离含尘的高温烟气。 通过对非对称陶瓷膜过滤管的扫描电镜和力学性能试验, 研究了非对称陶瓷膜过滤管的结构和力学性能。
  利用非对称陶瓷膜过滤管过滤分离流体中的悬浮颗粒 ,涉及到多种因素和过程,当流体刚开始流经非对称陶瓷膜过滤管时, 大于或等于非对称陶瓷膜孔径的颗粒被截留在表面形成滤饼, 由于颗粒在非对称陶瓷膜过滤管表面形成的架桥效应,因此, 截留的粒径远小于膜孔径 。非对称陶瓷膜过滤管的阻力主要集中在表面的陶瓷膜层和在表面截留形成的滤饼层。当非对称陶瓷膜过滤管过滤运行一定周期后 , 由于颗粒杂质在过滤元件表面的滤饼增厚和小颗粒对微孔的堵塞 ,导致过滤阻力增大 、滤速降低, 过滤速率随时间而减小。
  此时, 可以通过脉冲气体反吹, 液体反洗或气-液混洗的方式使非对称陶瓷膜过滤管再生 。本文主要介绍非对称陶瓷膜过滤管的结构和力学性能的试验研究 。
  非对称陶瓷膜过滤管的结构特点
  过滤速率、截留率和膜的再生是衡量膜过滤性能优劣的关键指标。根据过滤工艺的要求 ,非对称陶瓷膜过滤管由陶瓷膜、过渡层和微孔陶瓷基体构成从其陶瓷膜 、过渡层到微孔陶瓷基体 , 孔径由小逐渐增大,这样一旦粉尘微粒穿过表面陶瓷膜层后 ,也能通过过渡层和微孔陶瓷基体, 减少了非对称陶瓷膜过滤管被堵塞的机率 ,延长了非对称陶瓷膜过滤管的使用寿命[ 2] 。而且, 当对非对称陶瓷膜过滤管再生时 , 从其微孔陶瓷基体 、过渡层到陶瓷膜,孔径由大逐渐减小,有利于非对称陶瓷膜过滤管的清洗再生。
  陶瓷膜过滤性能的一个重要表征参数是膜的平均
  孔径, 为了检测非对称陶瓷膜过滤管的具体结构,对某厂提供的非对称陶瓷膜过滤管(非对称陶瓷膜过滤管的结构尺寸为 :外径 1 =60mm ;内径2 =40mm ;长度 L =500mm)进行了扫描电镜分析。是孔径为 0 .5μm 的非对称陶瓷膜过滤管扫描电镜图。从图中可看出 ,非对称陶瓷膜过滤管表面陶瓷膜的孔径极小 ,过渡层到微孔陶瓷基体的孔径逐渐增大, 孔径分布均匀 ,达到了利用非对称陶瓷膜过滤管进行过滤的设计目的 。
  (1)非对称陶瓷膜过滤管主要有刚玉质、石英质和硅藻土质(孔隙率最高可达 60 %以上),其是在经高温烧结的微孔陶瓷管上镀膜 ,再经热处理而成的过滤管 ,具有机械强度高、便于清洗 、使用寿命长等优点 ,其使用温度可达到 1000 ℃以上。
  (2)非对称陶瓷膜过滤管的基体为微孔陶瓷
  材质 ,在基体上设置微孔过渡层,再在过渡层上涂敷一层孔径为 0 .1 ~ 10μm 系列的膜(其膜的孔径均匀且易于控制 、透气性高 、过滤精度高)。在酸性和碱性条件下稳定性好 ,可适用于强酸、强碱和各种有机溶剂的过滤 。
  (3)非对称陶瓷膜过滤管从陶瓷膜、过渡层到微孔陶瓷基体 , 其孔径由小逐渐增大 。当粉尘微粒穿过表面陶瓷膜层后 ,也能通过过渡层和微孔陶瓷基体, 减少了非对称陶瓷膜过滤管被堵塞的机率 ,延长了非对称陶瓷膜过滤管使用寿命 。

  (4)非对称陶瓷膜过滤管的开发达到了设计要求, 较好地解决了高温条件下由于气固两相的物性变化等不利因素给微细颗粒分离带来的难题。

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