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陶瓷膜具有分离效率高、化学稳定性好、机械强度高等特点,被认为是最有发展前途的气体净化材料之一。高温烟气除尘工况的温度高、温度波动大、气体腐蚀性强,对膜材料的稳定性提出了很高的要求。为促进陶瓷膜在高温气体除尘中的应用,本文研究了陶瓷膜在静态、动态高温介质下的耐腐蚀性能及其在窑炉废气净化除尘应用过程中陶瓷材料微结构的变化。主要研究进展如下: 首先,研究了陶瓷膜在高温介质下的静态耐腐蚀性能。测定了氧化铝、莫来石两种陶瓷膜在三种腐蚀气氛(含碱金属盐二氧化硫气氛、模拟烟气和氨气),不同温度(250℃和500℃),连续处理40天后膜材料性能的变化。结果表明,膜最大孔径和平均孔径基本不变,腐蚀前后膜的纯水通量相差不大。两种材料在含碱金属盐二氧化硫腐蚀气氛下,微观形貌未发生明显的变化;在模拟烟气气氛下,材料中杂质成分与烟气中腐蚀介质反应,两种材料颗粒表面均覆盖一层腐蚀产物;在氨气气氛下,氧化铝材料颗粒颈部在高温介质侵蚀下发生腐蚀,颗粒间有大量细颗粒物质存在。两种膜材料在含碱金属盐二氧化硫和模拟烟气,膜材料的抗弯强度保持稳定不变;在氨气气氛下,两种材料抗弯强度均有一定程度的衰减,500℃的腐蚀环境下较250℃下的膜强度衰减得更严重。两种膜材料的晶型组成在静态腐蚀前后未形成明显的差别。 其次,研究了陶瓷膜在高温氨气下的动态耐腐蚀性能。考察了氧化铝、莫来石两种陶瓷膜在动态氨气气氛下,温度为250℃、500℃下连续处理30天后膜材料性能的变化。结果表明,氧化铝和莫来石材料膜材料腐蚀前后高温纯N2渗透通量稳定不变,膜材料微孔结构(最大孔、平均孔)保持稳定,其腐蚀前后纯水通量和抗弯强度相差不大。膜材料的微观形貌及晶型组成在动态腐蚀前后未形成明显的差别,动态氨气渗透对膜材料未造成明显的腐蚀。 最后,研究了氧化铝陶瓷膜在窑炉尾气净化过程中膜微结构的变化。考察了30天过滤前后膜管渗透性能参数,如渗透通量、压降等,膜微孔结构、膜材料晶型组成以及抗弯强度等性质的变化情况。结果表明:陶瓷膜气体渗透通量随过滤时间增加逐渐减小,200h后达到稳态,稳态通量为3.8 m3·m-2·h-1;膜两侧压降随过滤时间逐渐增大,157h后达到稳态,稳态压降为80kPa左右。陶瓷膜表面及孔道内均有污染物吸附,膜表面污染较膜孔内污染严重。陶瓷膜过滤前后,氧化铝膜材料的晶型组成未发生变化,膜管强度从6069N减小至4859N,但整体结构完好,仍可以满足运行需求。污染后的膜经500℃下焙烧2h后,陶瓷膜纯气通量恢复率接近100%,纯水通量恢复率达到97.4%,且焙烧过程未破坏材料微孔结构及强度。