RU2576439C1 - Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов - Google Patents
Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576439C1 RU2576439C1 RU2015103574/05A RU2015103574A RU2576439C1 RU 2576439 C1 RU2576439 C1 RU 2576439C1 RU 2015103574/05 A RU2015103574/05 A RU 2015103574/05A RU 2015103574 A RU2015103574 A RU 2015103574A RU 2576439 C1 RU2576439 C1 RU 2576439C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter material
- silicon
- filter
- gases
- binder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии. Способ изготовления включает пропитку углеродных волокон расплавленным кремнием с удалением избыточного кремния растворением в смеси плавиковой и азотной кислот. Полученный фильтрующий материал образован нитями карбида кремния в текстильной форме сетчатой ткани. Изобретение обеспечивает получение высокотемпературного фильтрующего материала в форме пластин, инертного по отношению к кислым и щелочным средам. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для изготовления фильтров, способных применяться для очистки агрессивных жидкостей и газов от инородных включений при высоких температурах эксплуатации.
Предложенный фильтрующий материал образован нитями карбида кремния в текстильной форме сетчатой ткани.
Известен способ получения керамического фильтра, содержащего углеродное покрытие (Патент РФ №2456056, МПК B01D 39/20, С04В 38/00, опубл. 20.07.2012 г.) [1]. Способ включает прессование изделия из пористого материала с открытыми порами и связующих из кремния в штампе, затем прокалывание полученной заготовки насквозь множеством игл или стержней с получением малых пор в поперечном сечении изделия. Недостатком известного способа является высокая трудоемкость изготовления фильтра путем прокалывания иглами или стержнями. Известен фильтрующий материал для очистки высокотемпературных газов от мелкодисперсных частиц в газогенераторах на твердых топливах (Патент РФ №2429898, МПК B01D 39/20, опубл. 27.09.2011 г.) [2]. Материал включает фенолформальдегидную смолу, уротропин и природный речной песок фракции 0,2-0,5 мм. Недостатком этого материала является низкая предельная температура эксплуатации фильтра - 420°С.
Известны химически стойкий фильтр для очистки жидкостей и газов и способ его изготовления (Патент РФ №2417817, МПК С04В 38/00, С04В 35/622, В01D 39/20, опубл. 10.05.2011 г.) [3]. Керамический фильтр включает блок пористых керамических пластин прямоугольной формы со сквозными каналами. Для изготовления фильтра проводят замешивание ряда оксидов на органическом связующем: парафин с полиэтиленом, промежуточные отжиги, прессования и окончательный отжиг при температуре от 700°С до 1300°С. Недостатками способа [3] являются сложность и энергоемкость приготовления фильтрующего материала, а также определенные сомнения в его экологической безопасности. В описании патента указано: «Одновременно этот фильтр может использоваться для очистки воды, масел, соков, молока и др.». Последнее исключено, поскольку в состав материала заявленного фильтра входят химические соединения Ва, Be, Cd, Sr, токсичность которых хорошо известна.
Известен способ получения керамического волокнистого высокотемпературного газового фильтра (Патент РФ №2163833, МПК B01D 39/20, B32B 18/00, С04В 35/76, опубл. 10.03.2001 г.) [4]. Способ [4] наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению и принят за прототип.
Способ [4] имеет целью получение трубчатых материалов для высокотемпературных газовых фильтров. Поставленная цель достигается тем, что изготавливается композитный фильтр, имеющий распределение непрерывного керамического волокна и штапелированных керамических волокон по толщине стенки фильтра. Изобретение относится к керамической волокнистой композитной структуре и к способу ее получения, в частности к керамическому волокнистому композитному фильтру, пригодному для очистки высокотемпературного газа. Керамическую волокнистую композитную структуру или фильтр получают способом, в котором непрерывное керамическое волокно в виде нити наматывают на пористую вакуумную оправку при одновременном нанесении на нее разбавленной суспензии штапелированных керамических волокон. При этом получают керамическую волокнистую композитную заготовку, в которой непрерывное керамическое волокно плотно окружено штапелированными керамическими волокнами. Заготовку пропитывают различными керамическими связующими, удаляя избыток керамического связующего. Далее проводят сушку и обжиг заготовки с образованием связующей фазы в точках контактного взаимодействия с волокнами.
Общими с заявляемым способом признаками являются наличие непрерывного керамического волокна, пропитка связующим и удаление избытка связующего.
Недостатками способа-прототипа являются высокая трудоемкость намотки хрупкого керамического волокна на вакуумную пористую оправку при одновременном нанесении на нее суспензии керамических волокон. Данные о применяемых керамических волокнах в патенте [4] не приводятся. Другим недостатком является то обстоятельство, что геометрическая форма фильтра ограничивается формой трубы. Не ясно, каким образом создается связующая фаза в точках контактного взаимодействия штапелированных волокон с непрерывной керамической нитью при обжиге заготовки. Кроме того, керамические нити (волокна) являются дорогостоящим продуктом.
Задачей заявляемого способа является получение высокотемпературного фильтрующего материала в форме пластин большой площади с одновременным снижением себестоимости материала.
Поставленная задача достигается за счет того, что в предлагаемом способе, включающем направленную пропитку перемещаемой в горизонтальной плоскости натянутой ленты из углеродной сетчатой ткани расплавленным кремнием, нарезание полученной силицированной ленты на мерные пластины и химическое удаление свободного кремния в смеси плавиковой и азотной кислот.
В результате силицирования углерод исходной сетчатой ткани превращается в карбид кремния с сохранением структуры ткани. За счет неизбежного увеличения удельного объема углеродных волокон при переходе в карбид кремния площадь просвета пластин фильтрующего материала снижается в 2 раза. Связка продольных нитей основы и поперечных нитей утка обеспечивается при силицировании ткани естественным образом. Углеродная сетчатая ткань является недорогим и освоенным в массовом производстве ряда стран материалом. Получаемый материал (сетка из карбида кремния) инертен по отношению к кислотным и щелочным средам и может использоваться на воздухе при температуре до 1900°С.
Для достижения этого технического результата процесс перемещения ленты из углеродной сетчатой ткани проводят в горизонтальной плоскости в среде вакуума с подачей к ее поверхности расплавленного кремния. Данная схема необходима в связи с тем, что для обеспечения плоскостности получаемого материала исходная лента ткани должна быть натянута. Функцию связующего в заявляемом способе выполняет кремний.
Затем нарезанные алмазным инструментом пластины материала подвергают обработке в смеси плавиковой и азотной кислот с целью удаления избыточного кремния как для вскрытия окон в материале, так и для увеличения температурного диапазона его использования. После отмывки и сушки материал может быть использован в качестве фильтрующего как в виде отдельных пластин, так и в виде пакетов из них.
Пример
В водоохлаждаемую герметичную камеру установили бобину с намотанной на нее лентой из углеродной сетчатой ткани СКТ-А длиной 1 м и шириной 100 мм. Ленту привели в зацепление с вращаемой аналогичной приемной бобиной. После вакуумирования камеры до уровня 10-1 Торр капиллярный питатель, содержащий дробленый кремний, нагрели до температуры 1500°С и включили механизм перемещения ленты ткани. Скорость перемещения поддерживали в пределах 3-5 см/мин. После охлаждения участок ленты силицированной ткани длиной 0,45 м извлекли из камеры и нарезали алмазным диском на 4 пластины размерами 100 мм × 100 мм каждая. Далее пластины разместили в кювете из тефлона, залили их смесью концентрированных кислот 1HF/3HNO3, извлекли из кюветы, отмыли проточной водой и высушили.
Структура исходной углеродной сетчатой подложки СКТ-А иллюстрируется микрофотографиями Фиг. 1 (а, в). Удельная площадь ее просвета, оцененная при помощи метода гистограмм в графическом редакторе Photoshop 6.0, составляет 19%.
Структура сетчатой подложки после ее силицирования и химического удаления свободного кремния приведена на Фиг. 1 (б, г). При этом удельная площадь ее просвета снижается до 10%.
Микрофотографии структуры фильтрующего материала представлены на фиг. 1, где «а» - исходная сетчатая ткань, «б» - та же ткань после силицирования и химического удаления свободного кремния, «в» и «г» - поперечные сечения композиционного материала по линии основы ткани в той же последовательности. Нити утка нормальны к плоскости микрофотографий.
Claims (1)
- Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов, включающий пропитку исходных волокон в форме нитей связующим и удаление избытка связующего, отличающийся тем, что в качестве связующего используют расплавленный кремний, проводят направленную пропитку им перемещаемой в горизонтальной плоскости натянутой ленты из углеродной сетчатой ткани, нарезание полученной силицированной ленты на мерные пластины и химическое удаление избыточного кремния в смеси плавиковой и азотной кислот.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103574/05A RU2576439C1 (ru) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015103574/05A RU2576439C1 (ru) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2576439C1 true RU2576439C1 (ru) | 2016-03-10 |
Family
ID=55653983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015103574/05A RU2576439C1 (ru) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2576439C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617105C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ изготовления изделия с фильтром для агрессивных жидкостей и газов |
CN109550317A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-02 | 上海第二工业大学 | 一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法 |
RU2694340C1 (ru) * | 2018-04-27 | 2019-07-11 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Способ получения текстильных карбидокремниевых материалов |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2163833C1 (ru) * | 1997-01-23 | 2001-03-10 | МакДЕРМОТТ ТЕКНОЛОДЖИ, ИНК. | Керамический волокнистый высокотемпературный газовый фильтр, армированный непрерывным керамическим волокном |
RU2182846C1 (ru) * | 2000-11-29 | 2002-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПКП "НЬЮФИЛ" | Керамическая смесь для изготовления пористых пластинчатых фильтров и способ ее приготовления |
RU2194683C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала с переменным содержанием карбида кремния |
-
2015
- 2015-02-03 RU RU2015103574/05A patent/RU2576439C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2163833C1 (ru) * | 1997-01-23 | 2001-03-10 | МакДЕРМОТТ ТЕКНОЛОДЖИ, ИНК. | Керамический волокнистый высокотемпературный газовый фильтр, армированный непрерывным керамическим волокном |
RU2182846C1 (ru) * | 2000-11-29 | 2002-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПКП "НЬЮФИЛ" | Керамическая смесь для изготовления пористых пластинчатых фильтров и способ ее приготовления |
RU2194683C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала с переменным содержанием карбида кремния |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БРАНТОВ С.К., Функциональные композиты на основе углерода, Москва, Нобель Пресс, 2014, с.90. КУЗНЕЦОВ Н.Н., Исследование прцессов направленного силицилирования углеволокнистых материалов и практическое применение полученных результатов, Автореф. дисс. на соиск уч. степ. канд. техн.наук, Черноголовка, 2004. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617105C1 (ru) * | 2016-06-06 | 2017-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ изготовления изделия с фильтром для агрессивных жидкостей и газов |
RU2694340C1 (ru) * | 2018-04-27 | 2019-07-11 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Способ получения текстильных карбидокремниевых материалов |
CN109550317A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-02 | 上海第二工业大学 | 一种以杨树木屑及纯化磷酸铁为原料制备沼液处理用滤料的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2576439C1 (ru) | Способ изготовления высокотемпературного фильтрующего материала для агрессивных жидкостей и газов | |
CN106536028B (zh) | 流体分离用碳膜、流体分离膜组件及流体分离用碳膜的制造方法 | |
US20080176056A1 (en) | Composite Ceramic Hollow Fibers, Method for Their Production and Their Use | |
KR20130105818A (ko) | 가스-매개성 조립식 다공성 조립체를 통해 다공성 세라믹 필터 상에 차등층을 적용하는 방법 | |
CN104771959B (zh) | 一种玻璃纤维过滤材料制备装置 | |
Qiao et al. | Al-DTPA microfiber assisted formwork construction technology for high-performance SiC membrane preparation | |
DE60113736T2 (de) | Vielfaserige Kohlefaser und ihre Verwendung | |
CN113089132B (zh) | 一类锆酸盐纤维及其制备方法 | |
FR2760759A1 (fr) | Procede de realisation de textures activees en fibres de carbone | |
EP1265688B1 (fr) | Piece filtrante en forme en fibres de carbone active | |
Obada et al. | Pressureless sintering and gas flux properties of porous ceramic membranes for gas applications | |
RU2641045C2 (ru) | Способ обработки нитей из карбида кремния | |
Wang et al. | Polymer templates effects on microstructure and mechanical properties of electrospun mullite nanofibers | |
Li et al. | Preparation of novel (MgCoNiCuZn) O high-entropy ceramic membrane and its dye separation | |
RU2598262C1 (ru) | Способ получения полых керамических волокон | |
US9795910B2 (en) | Honeycomb filter and production method for honeycomb filter | |
US20220080365A1 (en) | Carbon membrane for fluid separation use | |
CN1951981A (zh) | 一种尺寸均一的可降解聚合物线模板的制备方法 | |
EP2832413B1 (en) | Honeycomb filter | |
Zhu et al. | Preparation of polytetrafluoroethylene ultrafine fiber mats with electrospinning process | |
CN202724876U (zh) | 一种高温烟气粉尘捕获过滤用3d织物 | |
RU2633369C1 (ru) | Способ приготовления микроволокнистого катализатора | |
Yu et al. | PTFE emulsion foam coating finishing of needled pre-oxidized PAN/PPS composite filters | |
JPWO2019176474A1 (ja) | 流体分離膜 | |
CN111039659A (zh) | 一种耐高温过滤材料的制备方法 |