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稻壳造孔剂对烧结多孔材料性能影响的研究

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第32卷　第1期2010年1月武　汉　理　工　大　学　学　报JOURNA L OF WUH AN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y V ol.32　N o.1　Jan.2010DOI :10.3963Πj.issn.167124431.2010.01.002稻壳造孔剂对烧结多孔材料性能影响的研究马保国,王耀城,穆　松,王迎斌(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070)摘　要:　稻壳类生物质材料可以作为烧结制品的造孔剂来制备轻质高强、具有良好保温隔热效果的建筑功能材料。

在相同的烧成制度下,粉煤灰页岩基体样品的气孔率为37.25%,体积密度为1.42g Πcm 3,而掺加了试样体积比15%的0.15～0.3mm 稻壳的试件的气孔率和体积密度分别为41.92%、1.33g Πcm 3,当稻壳粒径增至0.3～0.6mm 时,气孔率和体积密度分别为43.80%和1.35g Πcm 3。

稻壳中的粗纤维和木质素为有机物,对试件的烧成起促进作用。

关键词:　烧结;　多孔材料;　生物质;　稻壳;　造孔剂中图分类号:　T U 522.1文献标识码:　A 文章编号:167124431(2010)0120008204R esearch on the E ffect of Rice H ull as Pore Formeron Sintering Porous ProductMA Bao 2guo ,WANG Yao 2cheng ,MU Song ,WANG Ying 2bin(K ey laboratory for S ilicate Materials Science and Engineering of M inistry of Education ,Wuhan University of T echnology ,Wuhan 430070,China )Abstract :　Biological material such as rice hull can act as pore maker to produce functional architecture material with lightweight ,high strength and g ood per formance of thermal insulation.At the same sintering system ,the fly ash and shale control sam ples ’porosity is 37.25%and v olume concentration is 1.42g Πcm 3,while the values of sam ples added with 0.1520.3mm rice hull powder by 15%(by v olume )are 41.92%and 1.33g Πcm 3,and when the particle size of the rice hull increasing to 0.3～0.6mm ,the value are 43.80%and 1.35g Πcm 3.The crude fiber and lignin within the powder are organics ,which prom ote sam ples ’sintering process.K ey w ords :　sintering ;　porous material ;　biological ;　rice hull ;　pore former收稿日期:2009208217.基金项目:国家科技支撑计划“新型墙体材料绿色制造工艺技术与装备”课题(2006BAF02A29)作者简介:马保国(19572),男,教授,博士生导师.E 2mail :mbgjob @我国的能源状况紧张,能源问题已成为制约我国经济发展的瓶颈,在众多的能源消耗中,建筑能耗占全国总能耗的30%。

为保护我国有限的土地资源,国家已经颁布法令明文禁止实心粘土砖的生产和使用,在此政策指导下利用固体废弃物进行空心烧结制品的生产和使用成为了烧结制品发展的趋势。

研究与建筑物同寿命的高效保温隔热材料对我国的建筑节能和可持续发展有重大的意义。

气孔率是评价烧结制品的一项重要指标,气孔率的高低对材料的导热系数、强度、吸水率和体积密度等性能联系紧密,进而影响制品的保温、隔热、降噪的效果。

制品中小尺寸的气孔越多,制品的保温、隔热及降噪的效果就越好。

实践证明在烧结制品中掺加一定量的生物质造孔剂来提高试件的保温隔热等性能是可行的[1]。

水稻作为食物的重要来源,需求量及产量巨大,稻壳作为碾米厂的加工副产品,约占稻谷总产量的20%,2005年我国的稻谷产量就有18059万吨,稻壳产量约为3600多万吨,资源分布广泛且产量丰富,目前全世界年产稻壳60Mt 以上[2,3]。

因此,将稻壳作为烧结制品的造孔剂不仅有效的利用了粮食行业的副产品,而且提高了烧结制品的新能和产品附加值。

稻壳做为造孔剂从分类上可以归为内燃质造孔剂,其中的有机类物质燃烧放出一定的热量,同时形成一定尺寸的孔洞,所以造孔剂的掺量和尺寸等参数对制品的性能有重要影响。

本文研究了稻壳作为造孔剂时,造孔剂掺量与粒径对粉煤灰页岩体系烧结制品性能的影响。

1　试　验1.1　原材料表1　原材料化学成份分析w Π%名　称W (B )S iO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO MgO T iO 2S O 3Loss 粉煤灰51.7028.68 3.85 3.720.69 1.200.477.20页　岩58.8918.758.950.31 2.500.940.01 4.29武汉阳逻辉虹牌Ⅱ级粉煤灰,主要矿物组成为石英、莫来石;红色粉末状,秦皇岛产页岩,其中主要矿物组成为多水高岭土、石英、白云石。

武汉周边地区稻壳,烘干后用球磨机破碎,取颗粒尺寸分别为<0.15mm 、0.15～0.3mm 、0.3～0.6mm 的样品进行试验。

主要原材料的化学成分分析见表1。

1.2　试件制备试验采用粉煤灰、页岩质量比7∶3的试件作为基体,取3组不同颗粒尺寸的稻壳为造孔剂,当造孔剂掺量为试件体积比10%时,计算得出单位千克干料对应的稻壳掺加体积为68m L 。

将原料按照质量百分比混合均匀,加入18%的水(干基)造粒,密封置于温度20±1℃、相对湿度100%的养护室陈化72h 后,采用半干压成型,成型压力为49kN (25MPa ),保压时间为30s ,试件尺寸为φ50mm ×60mm 。

待试件坯体在室温下自然干燥48h 后,置于鼓风电热干燥箱中,在105±1℃下鼓风干燥24h 。

然后,将干燥坯体置于高温炉中按照设定的升温制度升温,在1000℃时保温2h 。

最后,试块随炉自然冷却至室温。

1.3　方法将干燥坯体置于已设定好升温制度的高温炉中焙烧,待试件冷却后结束后测量试件的尺寸和质量,对比干燥后尺寸和质量,计算得出试件烧成的尺寸收缩和质量变化;采用无锡建仪仪器有限公司TYE 2300型压力机测试抗压强度,每组6块试件,加载速率为0.6kN Πs ;使用AUW220H 型岛津天平利用阿基米德原理进行试件吸水率、气孔率及体积密度测试。

2　结　果2.1　造孔剂掺量对烧结制品性能的影响从图1稻壳掺量对烧成收缩的影响中可以看出,随着造孔剂掺量从0增加到15%,试件的直径收缩率变化不大,约为3.1%～3.3%;高度变化的趋势无明显规律,稻壳掺量5%时,试件的高度收缩达到最大为4.08%,空白样的高度收缩为3.20%;在质量损失方面,随造孔剂掺量(x %)的增加,试件的质量损失率(y %)近似存在y =0.18x +6.85的线性关系,线性相关系数R 为0.9968,可以认为,质量损失的变化是由于稻壳的掺量不同而造成的。

从图2稻壳掺量对制品强度的影响中可以看出,造孔剂掺量从0%增加至15%的过程中,试件的抗压强9第32卷　第1期 马保国,王耀城,穆　松,等:稻壳造孔剂对烧结多孔材料性能影响的研究 度从18.57MPa 逐渐降低至7.3MPa ,在稻壳造孔剂掺量小于15%的范围时,试件的抗压强度y (MPa )与稻壳的体积掺量百分比x %之间近似存在y =0.04x 221.37x +18.70的二次关系,相关性系数R 为0.9978。

试件中加入的稻壳占据了粉煤灰与页岩的空间,在烧成后形成液相的相应位置处形成了大尺寸孔洞,导致试件强度降低明显。

从图3试件气孔率和体积密度的变化中可以看出,掺量为5%、粒径为0.15～0.3mm 的稻壳试件的气孔率为36.09%,略低于粉煤灰页岩空白试件的气孔率37.25%;稻壳体积掺量增大至10%和15%时,试件的气孔率大于粉煤灰页岩空白试件,分别为40.32%和41.92%。

试件的吸水率的趋势与气孔率趋势一致。

试件中稻壳的掺量由5%增长至15%的过程中,体积密度表现为近似线性降低的趋势,由1.46g Πcm 3减少到1.33g Πcm 3。

2.2　造孔剂粒径对试件性能的影响从图4可见,掺加3种不同粒径(<0.15mm 、0.15～0.3mm ,0.3～0.6mm )的稻壳作为造孔剂的试样,在相同的烧成制度下,稻壳粒径为<0.15mm 和0.15～0.3mm 的试件尺寸收缩相差不大,直径收缩和高度收缩分别为3.3%和3.32%。

由于掺入0.3～0.6mm 的稻壳,在试件烧成的过程中形成了尺寸相对应大小的孔隙,减少了基体在烧结过程中的尺寸收缩,所以稻壳尺寸为0.3～0.6mm 试件的直径收缩和高度收缩略小于前两组,分别为3.10%和2.74%;3组试件的质量损失率几乎相同,约为8.5%。

掺加粒径分别为<0.15mm 、0.15～0.3mm 、0.3～0.6mm ,体积掺量为10%的稻壳试件,在1000℃烧成后的强度与粉煤灰页岩基体强度相比明显降低,3组试件的抗压强度分别为5.77MPa 、8.62MPa 、5.32MPa 。

掺加稻壳作为造孔剂的试件,当稻壳在炉腔内充分燃烧的时,可释放出大约9280J Πg 的热量,对试件强度的提高起到一定的促进作用;但是由于稻壳燃烧后形成了孔洞,影响了试件的强度。

所以,综合考虑以上因素,稻壳的掺加导致了试件强度的降低。

从图5中可见,造孔剂粒径为0.15～0.3mm 的试件的抗压强度最高。

稻壳的主要组成是纤维素、木质素和硅类物质,由于品种及产地不同,组成略有差别,大致组成为:粗纤维35.5%～45%(缩聚戊糖16%～22%)、木质素21%～26%、二氧化硅10%～21%[2]。

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用稻壳制作功能材料的探讨

用稻壳制作功能材料的探讨


将稻壳灰作为硅酸盐水泥的代用料，用来配制砂浆和
活性炭是一种由微晶炭和无定型炭构成的黑色多
混凝土，以取代部分水泥。
孔性固体，它具有发达孔隙结构，因此也就具有很大的
稻壳灰混凝土的应用，对将低建筑材料成本提供 比表面积和吸附能力。理论上所有植物源含碳材料经
了很好的途径。
过炭化和活化均可制成活性炭。
2.3 制备白炭黑［4］
有少量的无机氧化物。而绝干稻壳灰中二氧化硅的含 水玻璃，同时还可联产性能良好的活性炭。其关键是将
量可以高达 60%~90％，碳含量约为 40%~10％，其它 碱浸滤液按高模数产品要求加入适量稻壳灰，再在一
元素含量仅为 0.3％。所以，如果能将稻壳中丰富的二 定压力下反应 3~4 h，过滤，滤液经浓缩便得到高模数
(1) 将稻壳在煮沸酸中纯化，然后在惰性气体中加
稻壳含有 14％~16％ SiO2，以网状结构分布其中，
热，进一步去除残留杂质，把稻壳制成小圆片，置于电 起着骨架作用，而木质素、纤维素等填充在网络中，当
弧炉中高温冶炼而得高纯单晶硅片。
纤维素等被部分降解后，SiO2 网络点暴露，成为理想吸
(2) 将稻壳用盐酸煮沸，用超纯水洗涤，使杂质含 附剂原料。因此利用稻壳及稻壳灰制备吸附剂被广泛
〔8〕Ogasawara W, Shenton W, Davis SA et al.Template mineralization of ordered macroporous chitin- silica composites using a cuttlebone- devied organic matrix[J]. Chem Mater, 2000, 12:2835.
化硅，将四氯化硅水解生成高纯多晶硅。
孔隙率和孔径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响

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仝建峰等：影响氧化铝水基料浆流变学特性的关键因素· 1327 ·第35卷第10期孔隙率和孔径对反应烧结多孔氮化硅陶瓷介电性能的影响徐洁，罗发，朱冬梅，周万城(西北工业大学，凝固技术国家重点实验室，西安 710072)摘要：研究添加成孔剂法制备的有球形宏观孔的多孔氮化硅陶瓷在不同孔隙率和孔径下的介电性能。

通过控制成孔剂苯甲酸的加入量和调节成孔剂的粒径可达到烧结体的气孔率和孔径可控的目的。

结果表明：随着成孔剂量的增加，样品气孔率变大，反应烧结后烧结体中的α-Si3N4相增多，样品的介电常数ε′和介电损耗tanδ降低。

在成孔剂加入的质量分数为30%时，随着成孔剂的粒径变大，反应烧结后烧结体中气孔的直径变大而气孔率不变，样品的ε′和tanδ也相应降低。

得到的样品中最低的ε′值为2.4297。

关键词：多孔氮化硅陶瓷；孔隙率；孔径；介电性能中图分类号：TQ174.1 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2007)10–1327–05EFFECTS OF POROSITY AND PORE SIZE ON THE DIELECTRIC PROPERTIES OFREACTION BONDED POROUS SILICON NITRIDE CERAMICSXU Jie，LUO Fa，ZHU Dongmei，ZHOU Wancheng(State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072, China) Abstract: The dielectric properties of reaction bonded porous silicon nitride ceramics with global macro-pores which were prepared by adding pore-forming agent benzoic acid into silicon powders were investigated under varied porosity and pore size. The porosity and pore size of the powder compact can be controlled by changing the size and amount of pore-forming agent added. The experi-mental results show that the porosity of samples increases with the amount of pore-forming agent added, and the phase of α-Si3N4 in the sintered compact also increases, but the dielectric constant and the dielectric loss of the samples decrease. When the mass fraction of pore-forming agent added is 30%, with the increase of the size of the pore-forming agent, the pore size in the sample increases but the porosity has no change, the dielectric constant and the dielectric loss of the ceramics decrease too. Among all the obtained samples, the minimum dielectric constant is about 2.4297.Key words: porous silicon nitride ceramics; porosity; pore size; dielectric property材料的介电性能(介电常数和损耗角正切)直接影响天线罩的电性能，是选择材料的主要依据。

《稻谷壳为模板制备多级孔ZSM-5及其甲醇制芳烃性能研究》范文

《稻谷壳为模板制备多级孔ZSM-5及其甲醇制芳烃性能研究》范文

《稻谷壳为模板制备多级孔ZSM-5及其甲醇制芳烃性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，对于高效、清洁和可再生的能源和化学原料的需求日益增长。

多级孔ZSM-5分子筛作为一种具有高比表面积、优良的酸性和催化性能的催化剂，在能源和化工领域得到了广泛的应用。

本文旨在探索一种新的制备方法，以稻谷壳为模板，制备出多级孔ZSM-5分子筛，并对其在甲醇制芳烃（MTA）过程中的性能进行研究。

二、材料与方法（一）材料本实验主要使用稻谷壳、硅源、铝源等原料，以及甲醇、芳烃等试剂。

所有试剂均为分析纯，购买自国内知名化学试剂供应商。

（二）方法1. 稻谷壳模板的预处理：对稻谷壳进行清洗、烘干、破碎和筛分等处理，得到合适粒径的模板。

2. 多级孔ZSM-5的制备：以稻谷壳为模板，采用溶胶-凝胶法，通过控制反应条件，制备出多级孔ZSM-5。

3. 催化剂的表征：利用XRD、SEM、TEM等手段对制备的催化剂进行表征，分析其结构、形貌和孔道性质。

4. 甲醇制芳烃性能测试：在固定床反应器中，以甲醇为原料，考察多级孔ZSM-5的催化性能。

三、结果与讨论（一）催化剂的表征结果通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的多级孔ZSM-5进行表征，结果表明：多级孔ZSM-5具有较高的结晶度，形貌规整，孔道结构发达。

与传统的ZSM-5相比，多级孔ZSM-5的比表面积和孔体积均有显著提高。

（二）甲醇制芳烃性能研究在固定床反应器中，以甲醇为原料，考察了多级孔ZSM-5的催化性能。

结果表明，多级孔ZSM-5在甲醇制芳烃过程中表现出优良的催化性能，芳烃收率较高，且选择性较好。

与传统的ZSM-5相比，多级孔ZSM-5具有更高的催化活性和稳定性。

进一步分析表明，多级孔ZSM-5的优异性能与其特殊的孔道结构密切相关。

多级孔结构有利于反应物的扩散和传输，提高了催化剂的传质效率；同时，丰富的酸性位点有利于芳烃的形成和稳定。

此外，稻谷壳模板的引入还使得催化剂具有较低的成本和良好的可持续性。

烧结温度和造孔剂对沸石基多孔陶瓷膜结构和性能的影响

烧结温度和造孔剂对沸石基多孔陶瓷膜结构和性能的影响

烧结温度和造孔剂对沸石基多孔陶瓷膜结构和性能的影响周洋;貟朝乐;罗学刚;王莹
【期刊名称】《西南科技大学学报》
【年(卷),期】2022(37)2
【摘要】采用合成NaA型沸石为主要原料,田菁粉为造孔剂,通过模压法在低温下烧结得到一种多孔陶瓷膜,探讨了烧结温度和造孔剂含量对多孔陶瓷膜孔隙率、孔径、弯曲强度和氮气渗透量的影响。

结果表明:提高造孔剂含量可增大陶瓷膜的孔隙率,使其具有较好的气体渗透性;温度对多孔陶瓷膜的性能影响较大,温度太低不能满足强度需求,温度达到900℃时转变为三斜霞石结构,形成致密膜结构,孔隙率降低,氮气渗透量急剧下降;在最优烧结温度800℃和造孔剂含量5%条件下制备的陶瓷膜,弯曲强度最高值为14.57 MPa,孔隙率为30.99%,平均孔径为12.91 nm,在0.25 MPa压力下氮气渗透量为312 m^(3)·m^(-2)·h^(-1)。

所制备的陶瓷膜具有运用于超滤领域的潜在可能性。

【总页数】8页(P1-8)
【作者】周洋;貟朝乐;罗学刚;王莹
【作者单位】西南科技大学材料与化学学院;中国工程物理研究院;西南科技大学生物质材料教育部工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB321
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