摘 要

近年来，国内许多城市的空气状况堪忧，雾霾现象时常发生，原因是空气中粒径在2.5微米及以下的颗粒物(PM2.5)含量过高，这些颗粒物能够长时间悬浮在空气中，常常含有重金属离子，会对人的肺部和神经系统产生毒害作用。多孔陶瓷作为一种气固分离技术，在过去的应用中能够有效过滤烟尘，但无法有效去除PM2.5颗粒物。本文为了改进多孔陶瓷过滤技术，通过在其表面涂上密度更高的修饰膜，以提高其过滤精度，将滤阻力维持在较低水平，提高过滤器的循环再生性能为目标，做了相关实验并得出结论。

本实验中研究的内容包括：1.测试了多种材料，并最终选择氧化铝，二氧化硅和二者在高温下的反应生成物硅酸铝作为主要膜层材料。2.测试了多种涂膜方法并比较其对过滤阻力的影响，最终选择了浸渍法并指出其优势。3.进行了多组实验，验证了浆料固含量提高，膜层的过滤阻力相应提高。4.测试了5个多孔陶瓷膜的循环再生性能，分析了它与陶瓷膜物理性质之间的的关系，膜层必须连续、密度较高但厚度较低，才能有利于延长过滤器的使用寿命。

关键词：氧化铝膜 气固分离 多孔陶瓷 固含量 再生性能

Surface modification of porous ceramic used for gas filtration

Abstract

In recent years, many domestic city air condition is worrying, haze phenomenon occurs frequently, because there are many micro particles can suspend in the air for a long time, with particle size of 2.5 microns or less. These particles are toxic and can be inhaled into the lungs, which can cause damage to humans’ bodies. Porous ceramic, as a gas-solid separation technique, can effectively filter dust from smoke, but it can not effectively deal with PM2.5 particles. In order to improve the porous ceramic filtration technology, in this study we coated a ceramic membrane on porous ceramic to improve the filtering accuracy and recycling performance, while keeping the filter resistance at a low level. This paper draws some conclusions after completing the relevant experiments.

The contents of this study include: (1) tested a variety of materials, and finally chose alumina, silica and aluminum silicate as the main coating materials. (2) several coating methods were tested and their influence on filtration resistance was compared. Finally, the dipping method was selected and its advantages were pointed out. (3) several groups of experiments were carried out to verify that the solid content of the slurry increased and the resistance to filtration of the film increased accordingly. (4) tested the regeneration performance of 5 porous ceramic membranes, and analyzed its relationship with the physical properties of ceramic membranes. To prolong the service life of the filter, the film must be continuous, high density but low thickness.

KEYWORDS: Alumina membrane; gas-solid separation; porous ceramic; solid content; regeneration property.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1我国工业废气处理的情况 1

1.2气固分离材料分类 2

1.2.1袋式除尘器 2

1.2.2电除尘器 2

1.2.3过滤膜材料 3

1.3多孔陶瓷膜在气固分离领域应用分析 4

1.4影响多孔陶瓷过滤性能的因素分析 7

1.5课题的提出和研究内容 8

第二章 实验与测试方法 10

2.1实验原料 10

2.2主要实验设备 10

2.3材料制备工艺 10

2.4材料测试和表征方法 14

2.4.1过滤阻力 14

2.4.2循环再生性能 14

2.4.3滤后空气含尘量 15

第三章 实验结果与分析 16

3.1不同原料对成膜后过过滤阻力的影响 16

3.2不同涂膜方法对成膜后过滤阻力的影响 17

3.3不同浆料固含量对成膜后过滤阻力的影响 18

3.4循环再生性能 21

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2展望 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

近年来，雾霾危机出现在国内许许多多的城市，空气污染日趋严重，给国民的生存环境带来了非常负面的影响。雾霾产生的原因是水泥、冶金和火电等行业的大工厂废气处理不到位，通常只能有效清除粒径在10微米以上的尘粒，而粒径小于等于2.5微米的颗粒不能有效处理。这些颗粒能长期悬浮于空气中，使水汽吸附其上，最终形成雾霾。这些颗粒称为PM2.5，他们通常还包含一些有毒重金属离子，因而严重危害着人们的身心健康。雾霾问题严重影响了我国的经济发展计划，阻碍我们走向富强，所以解决这个环境问题必须提上日程。工业废气处理包括脱硫、脱硝和除尘等，PM2.5的去除在其中占据了重要的一环，也对我们的气固分离技术提出了很高的要求。

1.1我国工业废气处理的情况

目前主要的烟气除尘技术包括吸附、过滤和吸收等，其中循环除尘能力较强的是电极吸附颗粒方法和滤料过滤方法。工业上能够实现应用的具体的除尘方法包括布袋除尘技术、电除尘技术和膜分离技术等。

改革开放以来，我国水泥、钢铁、化工等重工业步入高速发展时期，经济状况改善的同时，环境污染也日益加重。我国政府十分重视空气污染问题，目标从源头解决污染问题，多次修改污染物排放标准。在这样的背景下，我们的废气除尘方法不断进步，尤其是布袋除尘技术，以其性价比高、可靠、设备简单等优点，在许多行业都有应用。布袋除尘在国内已经有几十年的实践发展，国内许多相关的企业都已经能达到世界最先进的标准，在我国的经济中占有重要的比重。后来诞生的电除尘技术，在过滤精度上比布袋除尘更高，过滤效果也更稳定。为了应对超高温、高腐蚀等恶劣环境下除尘的要求，新一代的无机膜、金属膜材料有良好的表现，并且保留了节能、设备简单的特点。

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