文摘

这项工作的目的是使用廉价的原材料,如高岭土和球粘土,制造陶瓷膜的应用程序从纺织工业废水处理和评估烧结温度的影响在这些膜的结构和形态特征。陶瓷的质量是由x射线衍射和热分析特征。膜的特点是扫描电镜,Hg porosimetry,脱盐水和透水性。烧结温度的变化直接影响细胞膜的结构和形态特征。烧结温度的增加膜的平均孔隙直径从0.116提高到0.179µ米但减少膜的孔隙度,温度从40.30到25.16%从900年到1100°C,分别。减少膜的孔隙度影响的水渗透通量和减少35.82公斤/ h·m²(1000°C) 15.68 Kg / h·m²(1100°C)。所有的膜已成功地应用于纺织工业的废水处理,导致降低浊度和变色,达到大约100%的固体颗粒的拒绝。

1。介绍

尽管涉及陶瓷膜的过程表现出来的优势,寻找使这些文章尽可能最低的成本仍在考虑。粘土是天然材料,已经在重要性和感兴趣的科学家们在这个领域。这些材料在本质上是丰富的,需要低温在烧结过程中,相比,例如,使用金属氧化物。

第一个研究使用的陶瓷膜的制备α状态”₂O₃作为前体γ状态”₂O₃、氧化锆、二氧化硅和二氧化钛,有价值的材料,相比那些使用在最近的工作,一些研究人员开始使用天然原材料和残留物,如磷灰石、灰粉、高岭土,降低膜的成本(1]。

在一些近期作品在文献中报道,指的是使用天然原材料制造膜,可以引用,例如,研究由Fakhfakh et al。2人致力于他们的工作从矿物氧化物陶瓷膜的研究准备使用管状粘土的支持。

Jana et al。1使用粘土)制备陶瓷膜微滤。他们准备了两种不同的膜;第一个是用纯粘土和第二个粘土和少量碳酸钠,硼酸,偏硅酸钠。作者在其结果显示膜与潜在的用于含重金属废水的处理。最近Zulhairun et al。3)使用粘土膜的制备中使用气体渗透过程,结果表明,气体渗透速率增加而增加粘土含量准备膜使用的质量组成。Khemakhem和阿玛4)开发了一种膜微滤与粘土从突尼斯和抑制率结果优于99%的盐。从各种应用程序的目的是使用膜技术,废水的处理是由优秀的杰出的结果。大量的这些废水是工业,使这些产品的处置没有一个合适的预处理。

纺织行业,通常使用大量的水,因此长序列的湿处理阶段,消耗很多资源输入和产生大量的废水。废水的主要来源是冲洗水从纤维制备及连续染色,碱性废料制备、和批处理染色废水含有大量的盐,酸或碱的化学物质(5]。这样,兴趣应用膜废水从纺织过程重用的增加得益于技术创新使其可靠和可行的与其他系统相比6]。膜技术是目前占主导地位的技术在几种类型的废水的处理:污水从某些行业,如电子(7)、石油化工(8),治疗放射性废物(9),废水含天然有机物质(10),重金属(11),和水样品含有杀虫剂和除草剂12)行业。

根据这一背景下,这项工作的目的是获得微滤膜从原材料的低成本和简单的处理,如高岭土和球粘土,评估不同烧结温度的影响(900、1000和1100°C),这些膜的结构和形态特征,这些膜应用于纺织工业废水处理。

2。材料和方法

组成的用于制备陶瓷质量获得膜是由球粘土(44% w / w)和粘土(56% w / w)状态的帕拉伊巴(巴西)。

获得陶瓷质量、高岭土和球粘土通过筛分孔径为0.074毫米,根据ABNT标准,和均质机由METVISA制造公司,在一段时间内6小时。之后,水(20% w / w)和润滑剂(柴油、3% w / w)被添加到质量,为挤压获得适当的纹理。

陶瓷质量处理是在真空中进行的挤出机弗迪斯051模型,与内部和外部管格式7.0和10.0毫米直径,分别。之后,挤压部分干两个阶段,在室温下一段7天在100°C的24小时。

膜烧结电炉,LF0914模型,从荣格工业,用下面的温度程序在发射过程中:从室温到400°C的升温速率2°C /分钟,从400年到700°C的升温速率1°C /分钟,从700年到最高温度和升温速率的3°C /分钟,呆在这个时期的最高温度1小时。最高温度是900、1000和1100°C。

陶瓷的质量是由热分析特征进行热分析仪,模型rb - 3000 - 20, BP公司生产的升温速率为12.5°C /分钟,在氮气氛,用铂坩埚和最高温度从室温到1000°C。陶瓷的质量也提交给x射线衍射仪xrd - 6000模型岛津制作所,kα辐射与扫描2铜θ从2到80°。

膜的特点是扫描电子显微镜使用模型ssx - 550,从日本岛津公司通过分析仪和水星porosimetry Autopore模型四世,从微粒学,和渗透测试是用蒸馏水进行流动,与切向流在25°C。

废水的膜被应用于治疗从纺织行业的染色一步福塔雷萨城市,巴西。

3所示。结果与讨论

3.1。描述厚重的陶瓷

图1显示了陶瓷的热分析的图像质量在烧结阶段。

根据热重曲线的第一个事件开始从25°C到200°C的观察显示,质量损失1.6%的吸附水,消除了表面的质量。从200年到435°C有离散质量损失相当于0.84%,由于消除有机物,经差热曲线,显示了一个放热峰在同一温度区间,说明有机物的燃烧。在435°C开始第三个也是最大的事件达到625°C,显示10%的质量损失由于消除羟基组粘土分数。从630°C到分析的最后有一个轻微的质量损失1.32%,由分解和碳酸盐和氢氧化物的损失造成的。最后一个吸热峰出现在差热曲线在960°C和莫来石是由于成核。在总质量损失达到13.8%的价值。

图2曲线显示了x射线的陶瓷烧结前后质量阶段的温度在- 900,1000,1100°C。

它是通过图观察2,第一烧结温度为900°C,曲线的峰值是相同的结晶阶段烧结之前呈现给大众,与石英和云母的存在。高岭石是出现在几个痕迹由于其转换成煅烧高岭土。在烧结过程中温度的增加导致硅(SiO之间的反应₂)和铝(Al₂O₃)出现在原材料形成莫来石(3₂O₃2·sio₂)(标准表JCPDF 15 - 0776)中所示的曲线烧结质量在1000°C。至于烧结质量的曲线在1100°C,还有石英和莫来石的存在,微分曲线的烧结质量在1000°C,呈现更强烈和定义的山峰和云母的缺席,可能由于其结构的破坏和/或对莫来石的形成。

3.2。陶瓷膜的表征

图3显示了在横向和纵向的SEM图像的部分膜烧结在900,1000和1100°C。

图像见图3允许的多孔结构薄膜的指示,与谷物的存在不规则板格式,随机分布,尺寸大于2μm。

从图3(一个)发现烧结温度是不足以促进良好的烧结,因为它可以显示孤立的谷物,也不规则板的形式。尽管被多孔的结构,显微图不允许与精度估算孔隙大小和程度的膜的孔隙度。它可以评估从图3 (b),100°C的烧结温度的增加导致晶粒尺寸的增加,但仍有一些谷物的存在不同的几何形状,不同大小,沿膜分布。这些图像与图像从图相比3(一个)观察成为可能,提高烧结温度提供了一个更好的可视化毛孔膜中。图像允许评估,烧结温度的增加导致膜表面方面的差异。尽管存在颗粒烧结,仍然可能是几个孤立和分散颗粒膜。的颗粒分布更均匀的图像相比,烧结膜在900和1100°C。

图4介绍了陶瓷膜的孔直径的变化作为汞积累的侵入量的函数。

在图4三条曲线对应于三个烧结温度显示绝大多数气孔大小从0.1到0.2不等μm,描述膜微滤过程。表1礼物的价值陶瓷膜的平均孔径和孔隙率与烧结温度的关系。

它可以观察到,烧结温度的增加,从900年到1100°C导致小的平均孔隙直径从0.116增加到0.179μm。但至于孔隙度、烧结膜的区别从900和1100°C达到15.14%。

增加温度增加的数量在烧结过程中液相形成,通过毛细管作用效应渗透毛孔的小直径导致减少甚至消失。根据南帝et al。13)毛细管压力使液体分配本身之间的粒子和小孔,导致进一步的重组和扩大规模的大毛孔。根据Germman [14液相的形成也会导致晶粒的生长。以这种方式,增加的值的大小平均孔径和孔隙率的减少值。

图5说明了蒸馏水的流动曲线渗透通过膜作为时间的函数。

获得更大的水渗透流动的膜膜烧结在1000°C,显示稳定的价值35.82 kg / h·m²30分钟后,紧随其后的是膜烧结在900°C 23.54 kg / h·m²和15.68公斤1100°C / h·m²。显然,对于同样的压力和孔隙大小非常接近,孔隙度特征更大的影响力与蒸馏水通过膜渗透流。

图6显示了水膜的渗透流量和应用压力烧结在900,1000和1100°C。

从图6水渗透流随跨膜压力的增加。获得陶瓷膜的渗透率值6.32,6.00,和0.81 Kg / h·m²·酒吧烧结膜在900、1000和1100°C。据塞·伐斯冈萨雷斯(他15多孔材料的渗透性是孔隙的体积分数的函数,以及平均孔隙直径。更大的渗透通过膜烧结在1000°C,由于更高的产品价值之间的平均孔径和孔隙率达到这个温度。最低膜的渗透性烧结在1100°C是由于低孔隙度引起的收缩膜相比,烧结在900和1000°C。

3.3。膜的应用

行为的结果纺织废水通过陶瓷膜渗透流的使用压力2栏呈现在图7。

根据图7验证,渗透流稳定值的19.35,23.62,和5.62 Kg / h·m²烧结的膜在900、1000和1100°C,分别和最大的渗透流是通过膜烧结在1000°C。

表2介绍了陶瓷膜的渗透流的平均价值使用蒸馏水通过比较他们的价值观渗透流使用工业废水。

可以看出工业废水渗透流减少与蒸馏水渗透流相比,这种降低更明显了烧结膜在1100°C,这由于发生堵塞的毛孔膜悬浮颗粒的废水。废水的颗粒大小分布显示,平均直径的2.22μm和10%的颗粒尺寸小于0.26μm。这些值接近的膜孔直径在1100°C(0.179烧结μ米),它可以渗透到毛孔,造成阻塞。

图8介绍了结果原始工业废水的浊度和渗透通过膜烧结在900后,1000年,1100°C。

获得的结果的浊度废水经过陶瓷膜表明,分离效率,保持废水中固体颗粒。渗透后的值分别为3.49、1.79和4.85 UTN烧结膜在900年,1000年和1100°C。Fersi和Dhahbi16与膜)研究了两种治疗方法,先用纳滤超滤和第二,并达成保留约95%的纺织废水的颜色。这证实了膜通过这项研究的潜力,这显著降低浊度。

图9介绍了纺织废水之前和之后的图像通过陶瓷膜渗透。

通过视觉图的分析9工业废水之前和之后的差异发现渗透通过膜是明确的。可以观察到原始的高浊度废水和固体颗粒的去除渗透。

4所示。结论

陶瓷膜的制备与高岭土和球粘土是一种可行的选择,具有优良的纺织工业废水的治疗结果。烧结的陶瓷膜在三个温度下,900年,1000年和1100°C,在孔径用于微量过滤过程,显示从纺织工业废水处理的效率,达到牢固的报废率接近100%。烧结温度的增加膜提高了平均孔隙直径的0.116,0.164,0.179μ米但减少膜的孔隙度,温度从40.30到25.16%从900年到1100°C,分别。减少膜的孔隙度与烧结温度的增加影响了水的渗透通量和减少35.82公斤/ h·m²(1000°C) 15.68 Kg / h·m²(1100°C)。所有的膜已成功地应用于纺织工业的废水处理,导致降低浊度和变色,达到大约100%的固体颗粒的拒绝。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。