CN108503343A - 一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型多孔陶瓷气体分布器,通过利用多孔陶瓷材料进行气体分散,气体通过多孔陶瓷材料时,会被陶瓷微孔分散成大量微小气泡,从而实现气体的高效微泡化均匀分布;可以实现传统气体分布器所无法实现的微小气泡分布,气泡直径最小可达到0.1μm,甚至更小,气泡大小均匀且易于控制,分散精度高,充分发挥多孔陶瓷的微孔尺寸特性,利用多孔陶瓷的均匀透过性特点,实现了气体的高效微泡化均匀分布,大幅提高气液接触面积,改善气体分散形态,使气体传质效果显著加强。
Description
技术领域
本发明属于化工设备技术领域,具体涉及一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法。
背景技术
气体分布器是化学工业中的重要设备,广泛应用于精馏、吸收、分离、气液、气固反应等各种工业环节以及化学、环境、石化、生化等诸多工业领域。
在气相参与条件下,比如废气处理中CO2/SO2/H2S/NOX等气体的化学吸收、烃类液相氧化制乙醛/醋酸/草酸/丙酮/环己醇、液相氯化制二氯乙烷/二氯丙烷、丁烯的分离和异丁醇的生产、生物发酵等过程中,往往气液传质的状况制约着整个反应。随着现代化学工业生产规模的扩大,传统气液传质设备的体积为满足发展,也越来越大,设备投资费用、操作费用及设备的维修费用不断攀升,大大限制了经济效益的提高。因此,改善气液分散状况,强化气液传质就成为提高设备生产能力的关键。常规的气体分布器孔径较大,形成的气泡体积也大,气液接触面积小,气体分散效果差,气液传质能力不强;同时设备结构复杂,体积大,不易安装和维护。
多孔陶瓷是指具有一定尺寸和数量孔隙结构的功能陶瓷材料,其在材料成形与高温烧结过程中,本体结构内形成大量彼此相通或闭合气孔。由于该材料具有强度高、密度低、耐高温、抗腐蚀、抗冲击、耐磨损、比表面积大、透过性均匀以及原料来源广,使用寿命长等优良特性,现已作为过滤、分离、吸音、催化剂载体等关键材料而广泛应用于化工、能源、环保、石油、冶金、电子及生物等重要领域,并逐渐引起了材料学界的高度关注,成为一个非常活跃的研究领域。
国内目前对气体分布器的研究主要集中在工程设计领域,重点多在气体分布器的结构改进方面,对于气体分布器所用新材料的开发、尤其是结合多孔陶瓷技术的应用研究还十分缺乏。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法。本发明所述新型多孔陶瓷气体分布器,通过利用多孔陶瓷材料进行气体分散,气体通过多孔陶瓷材料时,会被陶瓷微孔分散成大量微小气泡,从而实现气体的高效微泡化均匀分布。
本发明所采用的技术方案为:
所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径0.005μm≤d≤500μm,孔隙率 30%≤δ≤96%。
所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态为开口气孔、闭口气孔、贯通气孔中的一种或几种的组合。
所述多孔陶瓷气体分布器的结构为板式、直管式、环管式中的任意一种。
所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为碳化硅材料、刚玉和金刚砂质材料、氧化锆质材料、高硅质硅酸盐材料、铝硅酸盐材料、精陶制材料、纯碳质材料、堇青石材料、钛酸铝材料中的一种或几种的组合。
所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为刚玉。
所述的新型多孔陶瓷气体分布器的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备混合粉体:
分别取400~600重量份的三水氧化铝粉、100~400重量份的一水氧化铝粉、1~10重量份的羧甲基纤维素钠、5~20重量份的黄原胶、30~100重量份的聚丙烯酸钠、5~50重量份木质素磺酸钠,充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取3~30重量份的甲基纤维素、1~20重量份的丙烯酸~2~丙烯酰胺~2~甲基丙磺酸共聚物、200~300重量份的去离子水,充分混合均匀,之后加热至80~100℃并恒温30~60min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入500~2000 重量份的去离子水、10~40重量份的丙三醇、5~20重量份的环己酮,进行球磨混合10~30h,得到浆料先在10~30kPa的真空条件下进行陈化40~60min,之后在常压、惰性气体氛围中陈化12~84h;
(4)将陈化好的浆料注入成型模具,在-20~-60℃下冷冻16~48h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-20~-60℃进行真空冷冻干燥15~45h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到300~350℃时,恒温0.5~1h;继续升温至400~450℃,然后恒温0.5~ 1h;最后升温至600~650℃,恒温0.5~1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照5℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1050~1100℃时,恒温1~2h;继续升温至1400~1450℃,然后恒温1~2h;最后升温至1600~1700℃,恒温1~2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
步骤(1)中,在2000-4000r/min的搅拌速度下进行充分混合20-60min。
步骤(2)中,在120~360r/min搅拌条件下进行充分混合均匀。
步骤(3)中,采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀;
所述惰性气体为氮气。
所述陶瓷胚体为单层结构或多层结构。
所述新型多孔陶瓷气体分布器的结构为板式时,即为多孔陶瓷板,当气体通道直径较小时,可以直接将多孔陶瓷板固定在气体通道上使用;当气体通道直径较大时,可以做成组件安装在进气管口上使用;组件的结构包括进气口、进气室和多孔陶瓷板三部分;组件的制作方法是:进气室按照多孔陶瓷板的外径尺寸用钢板焊接,进气室下方留进气口,将多孔陶瓷板用法兰固定于进气室上方,多孔陶瓷板与进气室连接处按不同工况压力做相应的密封处理;组件的气体分散过程是:气体自进气口进入进气室,经多孔陶瓷板分散至微小气泡后排出。
所述新型多孔陶瓷气体分布器的结构为管式时,即为多孔陶瓷管,需做成组件使用;组件的制作方法是:按长度要求取一段多孔陶瓷管,一端密闭,另一端用作进气口,多孔陶瓷管作为气体分布组件安装在进气管口上使用;组件的气体分散过程是:气体自进气口端进入多孔陶瓷管内腔,经陶瓷微孔分散至多孔陶瓷管外表面排出。
所述新型多孔陶瓷气体分布器的结构为环管式,即为多孔陶瓷环管,需做成组件使用;组件的制作方法是:按直径要求取一个圆形空心多孔陶瓷环管,在管壁上开洞用作进气口,整个多孔陶瓷环管作为气体分布组件安装在进气管口上使用;组件的气体分散过程是:气体自进气口端进入多孔陶瓷环管内腔,经陶瓷微孔分散至多孔陶瓷环管外表面排出。
所述的新型多孔陶瓷气体分布器,根据不同气体通量要求,可以单个气体分布器独立使用或多个气体分布器组合使用。
本发明的有益效果为:
本发明所述的新型多孔陶瓷气体分布器,通过利用多孔陶瓷材料进行气体分散,气体通过多孔陶瓷材料时,会被陶瓷微孔分散成大量微小气泡,从而实现气体的高效微泡化均匀分布;具有的优点如下:(a)充分发挥多孔陶瓷的微孔尺寸特性,利用多孔陶瓷的均匀透过性特点,实现了气体的高效微泡化均匀分布,大幅提高气液接触面积,改善气体分散形态,使气体传质效果显著加强,因此对提高反应速度、增加反应收率、降低反应能耗具有非常积极的作用,工业应用意义显著;(b)本发明所述的新型多孔陶瓷气体分布器,通过对多孔陶瓷的平均孔径、孔隙率、孔分布、材质组成等参数的调整来实现不同气体通量、不同气泡尺寸、不同分布形态的气体分散效果,能够满足不同工况下的气体分散要求,技术适应性强,放大效应小,操作弹性大,应用前景广阔;(c)本发明可以实现传统气体分布器所无法实现的微小气泡分布,气泡直径最小可达到 0.1μm,甚至更小,气泡大小均匀且易于控制,分散精度高,对提高气液反应、气液混合、气液分离过程中的气液传质具有非常积极的作用,为相关技术产业的优化升级创造了有利条件;(d)新型多孔陶瓷气体分布器具备陶瓷所特有的耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、高的化学与尺寸稳定性等优点,而且更加轻量化,易安装,易维护,使用寿命长,因此可以广泛应用于化工、生物、环保等各个领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述新型多孔陶瓷气体分布器的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
下面实施例中1重量份代表1g。
实施例1
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为板式,如图1所示为所述多孔陶瓷气体分布器的工作原理示意图。所述新型多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径为15μm,孔隙率δ为80-85%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d<3mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态以纵向贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取400重量份的三水氧化铝粉、400重量份的一水氧化铝粉、1重量份的羧甲基纤维素钠、20重量份的黄原胶、30重量份的聚丙烯酸钠、50重量份木质素磺酸钠,在2000r/min的搅拌速度下进行充分混合60min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取3重量份的甲基纤维素、20重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、200重量份的去离子水,在360r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至80℃并恒温60min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 500重量份的去离子水、40重量份的丙三醇、5重量份的环己酮,进行球磨混合30h,得到浆料先在10kPa的真空条件下进行陈化60min,之后在常压、氮气氛围中陈化80h;
(4)将陈化好的浆料注入平板成型模具,在-50℃下冷冻24h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-50℃进行真空冷冻干燥20h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到330℃时,恒温0.5h;继续升温至400℃,然后恒温0.5h;最后升温至 650℃,恒温1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照5℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1050℃时,恒温2h;继续升温至1450℃,然后恒温2h;最后升温至1650℃,恒温2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实施例2
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为板式,骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径1μm,孔隙率δ为70-75%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d<0.5mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态以纵向贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取600重量份的三水氧化铝粉、100重量份的一水氧化铝粉、10重量份的羧甲基纤维素钠、5重量份的黄原胶、100重量份的聚丙烯酸钠、5重量份木质素磺酸钠,在4000r/min的搅拌速度下进行充分混合20min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取30重量份的甲基纤维素、1重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、300重量份的去离子水,在120r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至100℃并恒温30min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 2000重量份的去离子水、10重量份的丙三醇、20重量份的环己酮,进行球磨混合30h,得到浆料先在30kPa的真空条件下进行陈化40min,之后在常压、氮气氛围中陈化150h;
(4)将陈化好的浆料进行流延处理,控制基板温度为-30℃,刮刀间隙为 1mm,得到单层流延片,待单层流延片冷却结晶后,重复操作(以所述单层流延片为基板,重复步骤(1)步骤(4)操作),依次流延得到第二层和第三层,即得具有多层结构的陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-30℃进行真空冷冻干燥20h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到300℃时,恒温0.5h;继续升温至450℃,然后恒温0.5h;最后升温至 650℃,恒温1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照5℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1100℃时,恒温2h;继续升温至1400℃,然后恒温2h;最后升温至 1650℃,恒温2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实施例3
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为直管式,骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径5μm,孔隙率δ为65-70%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d为<1mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态以贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取500重量份的三水氧化铝粉、250重量份的一水氧化铝粉、5.5重量份的羧甲基纤维素钠、12.5重量份的黄原胶、65重量份的聚丙烯酸钠、22.5重量份木质素磺酸钠,在3000r/min的搅拌速度下进行充分混合40min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取16.5重量份的甲基纤维素、10.5重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、250重量份的去离子水,在240r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至90℃并恒温45min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 1250重量份的去离子水、25重量份的丙三醇、12.5重量份的环己酮,进行球磨混合20h,得到浆料先在20kPa的真空条件下进行陈化50min,之后在常压、氮气氛围中陈化115h;
(4)将陈化好的浆料注入直管成型模具,在-40℃下冷冻24h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-40℃进行真空冷冻干燥20h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到350℃时,恒温0.5h;继续升温至450℃,然后恒温0.5h;最后升温至 600℃,恒温1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照5℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1050℃时,恒温2h;继续升温至1450℃,然后恒温2h;最后升温至 1600℃,恒温2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实施例4
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为环管式,骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径0.5μm,孔隙率δ为50-55%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d<0.1mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态为以贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取500重量份的三水氧化铝粉、250重量份的一水氧化铝粉、5重量份的羧甲基纤维素钠、12重量份的黄原胶、60重量份的聚丙烯酸钠、28重量份木质素磺酸钠,在3000r/min的搅拌速度下进行充分混合40min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取16重量份的甲基纤维素、10重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、250重量份的去离子水,在240r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至90℃并恒温45min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 1250重量份的去离子水、25重量份的丙三醇、12重量份的环己酮,进行球磨混合20h,得到浆料先在20KPa的真空条件下进行陈化50min,之后在常压、氮气氛围中陈化110h;
(4)将陈化好的浆料注入环管成型模具,在-20℃下冷冻24h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-25℃进行真空冷冻干燥20h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到300℃时,恒温1h;继续升温至400℃,然后恒温1h;最后升温至650℃,恒温1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照5℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1000℃时,恒温2h;继续升温至1400℃,然后恒温2h;最后升温至 1650℃,恒温2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实施例5
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为板式,骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径为0.005μm,孔隙率δ为30-35%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d<0.003mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态以纵向贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取400重量份的三水氧化铝粉、400重量份的一水氧化铝粉、1重量份的羧甲基纤维素钠、20重量份的黄原胶、30重量份的聚丙烯酸钠、50重量份木质素磺酸钠,在2000r/min的搅拌速度下进行充分混合60min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取3重量份的甲基纤维素、20重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、200重量份的去离子水,在360r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至80℃并恒温60min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 500重量份的去离子水、40重量份的丙三醇、5重量份的环己酮,进行球磨混合30h,得到浆料先在10kPa的真空条件下进行陈化60min,之后在常压、氮气氛围中陈化80h;
(4)将陈化好的浆料注入平板成型模具,在-60℃下冷冻16h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-60℃进行真空冷冻干燥15h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照1℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到300℃时,恒温1h;继续升温至400℃,然后恒温1h;最后升温至650℃,恒温0.5h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照2℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1100℃时,恒温1h;继续升温至1400℃,然后恒温1h;最后升温至 1600℃,恒温2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实施例6
本实施例提供一种新型多孔陶瓷气体分布器,结构为板式,骨料材质为刚玉,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径为500μm,孔隙率δ为90-96%,气体经该气体分布器分散后的平均气泡直径d<30mm,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态以纵向贯通孔和开口气孔为主。
所述新型多孔陶瓷气体分布器采用如下方法制备得到:
(1)制备混合粉体:
分别取400重量份的三水氧化铝粉、400重量份的一水氧化铝粉、1重量份的羧甲基纤维素钠、20重量份的黄原胶、30重量份的聚丙烯酸钠、50重量份木质素磺酸钠,在2000r/min的搅拌速度下进行充分混合60min,以使所有物料充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取3重量份的甲基纤维素、20重量份的丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、200重量份的去离子水,在360r/min搅拌条件下进行充分混合均匀,之后加热至80℃并恒温60min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入 500重量份的去离子水、40重量份的丙三醇、5重量份的环己酮,进行球磨混合30h,得到浆料先在10kPa的真空条件下进行陈化60min,之后在常压、氮气氛围中陈化80h;
(4)将陈化好的浆料注入平板成型模具,在-20℃下冷冻48h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-20℃进行真空冷冻干燥45h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照3℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到350℃时,恒温0.5h;继续升温至450℃,然后恒温0.5h;最后升温至 600℃,恒温1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照8℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1050℃时,恒温2h;继续升温至1450℃,然后恒温2h;最后升温至 1700℃,恒温1h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
实验例
本发明所述新型多孔陶瓷气体分布器在某石化厂30000m3/h工业尾气除尘系统中的应用。
该石化厂工业尾气产自该厂合成工段,尾气内主要污染物为氧化铝、二氧化硅等固体粉尘颗粒;粉尘含量为1500-1800mg/m3,粉尘以细粉为主,粒径范围0.5-100μm,其中15μm以下粒径的粉尘约占70%,尾气量30000m3/h。
采用立式玻璃钢塔,塔内采用两级式吸收设计,塔内下层采用实施例1所述气体分布器作为一级气体分布器,上层采用实施例2所述气体分布器作为二级气体分布器,具体工艺流程为:尾气进入塔内,先经过下层的一级气体分布器分散为微小气泡后进入水相进行洗涤除尘,以除去大部分粉尘,之后进入二级气体分布器分散为更细小的微小气泡后进入水相进行深度洗涤除尘,最后经过脱水处理后自塔顶排出,经检测,处理后气体的粉尘含量<15mg/m3,达到一次处理即可排放的标准。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种新型多孔陶瓷气体分布器,其特征在于,所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径0.005μm≤d≤500μm,孔隙率30%≤δ≤96%。
2.根据权利要求1所述的新型多孔陶瓷气体分布器,其特征在于,所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态为开口气孔、闭口气孔、贯通气孔中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的新型多孔陶瓷气体分布器,其特征在于,所述多孔陶瓷气体分布器的结构为板式、直管式、环管式中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的新型多孔陶瓷气体分布器,其特征在于,所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为碳化硅材料、刚玉和金刚砂质材料、氧化锆质材料、高硅质硅酸盐材料、铝硅酸盐材料、精陶制材料、纯碳质材料、堇青石材料、钛酸铝材料中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求4所述的新型多孔陶瓷气体分布器,其特征在于,所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为刚玉。
6.根据权利要求5所述的新型多孔陶瓷气体分布器的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备混合粉体:
分别取400~600重量份的三水氧化铝粉、100~400重量份的一水氧化铝粉、1~10重量份的羧甲基纤维素钠、5~20重量份的黄原胶、30~100重量份的聚丙烯酸钠、5~50重量份木质素磺酸钠,充分混合均匀,即得所述混合粉体;
(2)制备混合溶液:
分别取3~30重量份的甲基纤维素、1~20重量份的丙烯酸~2~丙烯酰胺~2~甲基丙磺酸共聚物、200~300重量份的去离子水,充分混合均匀,之后加热至80~100℃并恒温30~60min,停止加热,搅拌冷却至室温,即得所述混合溶液;
(3)将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀,之后加入500~2000重量份的去离子水、10~40重量份的丙三醇、5~20重量份的环己酮,进行球磨混合10~30h,得到浆料先在10~30kPa的真空条件下进行陈化40~60min,之后在常压、惰性气体氛围中陈化12~84h;
(4)将陈化好的浆料注入成型模具,在-20~-60℃下冷冻16~48h,得到陶瓷胚体;
(5)将步骤(4)得到的陶瓷胚体在-20~-60℃进行真空冷冻干燥15~45h;
(6)将冷冻干燥后的陶瓷胚体按照1~3℃/min的升温速度进行预焙烧;当温度达到300~350℃时,恒温0.5~1h;继续升温至400~450℃,然后恒温0.5~1h;最后升温至600~650℃,恒温0.5~1h;
(7)将预焙烧后的陶瓷胚体按照2~8℃/min的升温速度进行高温焙烧;当温度达到1050~1100℃时,恒温1~2h;继续升温至1400~1450℃,然后恒温1~2h;最后升温至1600~1700℃,恒温1~2h,即得所述新型多孔陶瓷气体分布器。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,在2000~4000r/min的搅拌速度下进行充分混合20~60min。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(2)中,在120~360r/min搅拌条件下进行充分混合均匀。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(3)中,采用球磨将所述混合粉体与所述混合溶液进行混合均匀;
所述惰性气体为氮气。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述陶瓷胚体为单层结构或多层结构。
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