Разработка керамических мембран на углеродной подложке для очистки масел

• Автор: Мынин, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.07, 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Баромембранные процессы и неорганические

мембраны для разделения жидкостей.

2.2. Материалы на основе углерода.

2.2.1. Технология углеграфитовых материалов

2.2.2. Классификация и методы исследования пористой структуры углеграфитовых материалов.
2.2.3. Влияние технологических факторов на формирование пористой структуры и эксплуатационные

свойства углеграфитовых материалов.

2.2.4. Способы получения высокопористых углеграфитовых материалов

2.2.5. Применение пористых углеграфитовых материалов и неорганических мембран в процессах очистки
и фильтрации жидкостей.
2.3. Регенерация отработанных масел с использованием баромембранных процессов.
2.4. Выводы из обзора литературы и основные задачи исследований
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Методическая часть.
3.1. 1. Методики изучения пористой структуры
подложек и мембран.
3.1.2. Описание установки для испытания подложек и мембран, методики
анализов жидкостей.
3.2. Разработка технологии изготовления углеграфитовых подложек
3.2.1. Методика изготовления.
3.2.2. Влияние количества и дисперсности порообразователя на пористую структуру и свойства углеграфитовых подложек
3.2.3. Влияние способа диспергирования порообразователя на пористую структуру и свойства углеграфитовых подложек
3.2.4. Влияние технологических факторов на формирование анизотропной пористой структуры углеграфитовых подложек.
3.2.5. Обсуждение результатов и выбор оптимального варианта
технологии изготовления углеграфитовых подложек.
3.3. Разработка технологии изготовления керамических
мембран из диоксида титана.
3.4. Применение неорганических мембран.
3.4.1. Очистка и регенерация отработанных масел
3.4.2. Очистка и регенерация технологических растворов
и сточных вод машиностроительных предприятий
3.4.3. Разработка аппаратов и установок с трубчатыми
элементами
3.4.4. Цилиндрический аппарат с трубчатыми элементами.
3.4.5. Блочный аппарат с трубчатыми элементами
4. ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


К тому же, так как частицы золя можно получить практически одинакового размера и сферической формы, то можно создать мембраны с узким распределением пор рабочего слоя по размерам. Тонкий качественный слой можно получить, если на крупнопористую подложку нанести промежуточный слой с порами, диаметр которых всего в несколько раз превышает диаметр пор в рабочем слое. Удорожание таких мембран окупается улучшением их эксплуатационных характеристик [-,,]. Следует отметить, что важным достоинством керамических подложек на основе АОз (электрокорунда) является их хорошая совместимость с оксидными мембранами, обеспечивающая достаточно высокую прочность сцепления мембраны с подложкой и получение качественных мембран. Подложки из оксида алюминия наряду с приведёнными выше достоинствами имеют некоторые недостатки, к числу которых следует отнести высокую хрупкость и плохую механическую обрабатываемость, ограничивающие их применение. Существенное улучшение механических свойств, в частности предела прочности на изгиб и ударной вязкости, получено путём армирования подложки нитевидными кристаллами карбида кремния. Технология изготовления таких подложек включает рассев порошков а- АОз , сухое смешение порошков а-А с нитевидными кристаллами С в шаровой мельнице, приготовление формовочной массы путём смешения порошков с пластификатором, формование на экструдере, сушку заготовок при температуре 0°С, обжиг в высокотемпературной печи при температуре -°С. Подложки имеют пористость % и изготавливаются в виде одноканальных и многоканальных (7 и каналов) труб или шестиугольников длиной 0,5-1,0м. На внутреннюю поверхность каналов наносится тонкий мембранный слой (- мкм), также имеющий композитную, армированную нитевидными кристаллами ЭЮ тонкопористую структуру с общим объёмом пор до %. Армирование подложки и мембранного слоя позволяет почти полностью избежать образования дефектов при сушке и обжиге [, , , ]. В ряде случаев в качестве материала подложек для неорганических мембран используются нержавеющая сталь, никель, титан. Достоинством таких подложек, по сравнению с керамическими, являются высокая механическая прочность; эластичность, позволяющая выполнять фильтрующие элементы практически любой формы; технологичность (возможность пайки и сварки фильтрующих элементов); низкое гидравлическое сопротивление (толщина подложки 0,2-0,5мм) [ ,, ]. Имеются публикации об использовании углеродных трубок в качестве макропористой подложки [, , , -]. Например, в публикациях [, ] сообщалось о применении пористых углеграфитовых трубок для получения полупроницаемых мембран методом формирования динамической мембраны. Использовались трубки диаметром 8мм и 9мм, толщиной стенки 2мм со средним радиусом пор по данным ртутной порометрии пбоА А соответственно. Данных о происхождении трубок не приводится. Получению мембран на основе углеродных материалов посвящена рабо-та []. Для получения материала подложки с различной пористостью использовался модифицированный каменноугольный пек. В качестве модификатора, выполняющего функции пластификатора и порообразователя, использовался полиэтилен низкой плотности, имеющий одинаковую с пеком температуру плавления (°С) и интервал наибольшей скорости разложения (0-0°С). Такой выбор материалов для получения пористой подложки имеет ограниченные возможности по части формирования пористой структуры, особенно в случае получения заготовок методом выдавливания. Селективный слой формировался путём осаждения из газовой фазы продуктов пиролиза углеводородов при температуре -°С (низкотемпературный пироуглерод). Сродство материалов подложки и покрытия обеспечивает высокую прочность сцепления селективного слоя с подложкой []. Известен способ получения углеродных мембран путём нанесения на углеродную подложку плёнки неплавящегося полимера с последующим пиролизом и карбонизацией при температуре 0°С в инертной среде []. В настоящее время фирма «СФЕК» (Франция) предлагает шесть типов мембран «карбосеп» для микро- и ультрафильтрации с различными пороговыми характеристиками и является, видимо, единственной зарубежной фирмой, использующей материалы на основе углерода в качестве подложек для неорганических мембран.