基于石油焦基管式炭膜孔结构及强度控制

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1、l随石油焦基管式炭膜孔结构及强度控制ThePoreStructureandStrengthControlofthePetroleumCokeTubularCarbonMembrane‘nl}＆；t毒■}-Id_Ll●■bI一独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：勿孕1生签字日期：声，，年

2、易月多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：讪引筮导师签名：签字同期：沙，矿年弓月；日签字日期：乞·l口年亏月≥同学位论文的主要创新点研究了添加剂对石油焦基管式炭膜孔结构及强度的变化规律。获得了孔径、强度可调的石油焦基管式炭膜。厂——摘要炭膜是由含碳物质经高温炭化制成的一种新型无机分离膜，

3、与有机膜相比，不仅具有耐高温、耐酸碱和化学溶剂以及较高的机械强度外，而且还具有均一的孔径分布和较高的渗透能力及选择性等优点。在气体分离和回收，腐蚀性液体的分离以及污水处理等方面将获得广泛的应用。但是由于目前对炭膜膜孔分布缺乏有效的调控，仅限于实验室阶段。因此，探究各种有效的调孔方法，提高炭膜的机械强度，加快其在工业化的应用是炭膜研究的主要方向。本论文选用石油焦为原料，采用粘结成型方法制备管式炭膜。考察了原料粒度的大小，掺入中温沥青、酚醛树脂、玉米淀粉等添加剂以及添加剂的添加量等对管式炭膜性能的影响。通过采用气泡法测定孔径及孔径分布、通量测试、强度测试、SEM等多种手段对管式

4、炭膜性能及形貌特征进行了系统的分析研究，其中管式炭膜的膜孔结构及强度的控制是本实验研究的重点。研究表明，在不加入任何添加剂的情况下，随着球磨时间的延长，原料的平均粒径不断的减小，分布范围明显变窄；所制得的炭膜的孔径随之减小，管式炭膜的强度随之增大。因此合理地控制球磨时间可以调整炭膜的孔径，并有效地提高管式炭膜的机械强度。以中温沥青为添加剂的炭膜的孔径除最大孔径大于原始孔径外，其平均孔径及最d,；fL径均减小；以酚醛树脂为添加剂时，炭膜最大孔径、平均孔径以及最小孔径均增大。酚醛树脂添加剂的加入使炭膜的孔径增大而中温沥清则减小，但其强度相反；以淀粉为添加剂时炭膜的孔径增大，但是

5、其对炭膜的强度无影响。在球磨时间为2h一定的情况下，只有中温沥青为添加剂的炭膜的平均孔径减小，由无添加剂时的0．214pm减小到0．174pm；其余三种添加的孔径均增大，其中以田菁粉为添加剂的炭膜的平均孑L径由无添加剂时的0．214pm增大到0．319pm。中温沥青为添加剂的炭膜的强度值最大，抗压强度达13．68N／mm，抗折强度达24．54MPa。而以田菁粉为添加剂的炭膜的强度值最小，抗压强度达4．40N／mm，抗折强度达5．65MPa。有机物萘的加入使炭膜的孔径明显增大，在不降低其强度的同时，其平均孔径及最小孔径分别高达o．38lgm和O．3llxm；孔隙率高达40．3

6、6％。关键词：管式炭膜；石油焦；孔结构；强度；添加剂AbstractCarbonmembraneismadebythecarbonmaterialwhichcarbonizedathi曲temperature．Asanewtypeofinorganicmembrane，incomparisonwiththeorganicfilm，notonlyhasthehi曲temperature，acidandchemicalsolventsaswellashi班mechanicalstrength，butalsohasauniformporesizedistributionandhi

7、班permeabilityandselectivityandSOon．Inthegasseparationandrecycling，separationofcorrosiveliquidsandsewagetreatment，itwillbehaveawiderangeofapplications．Tobeusedinindustry,furtherexplorationandresearchwereneeded．Therefore，explorevariouseffectivemethodstoimproveth