Yüksek silika içerikli seramik membran üretimi

Abstract

Yüksek silika içerikli seramik membranların üretiminde kuvars gibi doğal silika partikülleri ile cam ve cam yapıcı katkılar (kil, zeolit) kullanılır. Cam ve cam yapıcı katkıların sinterleme sürecinde eriyerek silika partiküllerini kaplamasıyla düşük sıcaklıkta gözenekli malzeme üretimi imkanı ortaya çıkmaktadır. Ayrıca bu çeşit malzeme cam gözenekli yapısıyla yüksek hidrofilik özellik (kapiler membran) göstermektedir. Bu çalışmada kapiler seramik filtrelerin yüksek silika içerikli olarak ve susuzlaştırma süreçlerinde yüksek performans sağlayacak şekilde üretilmeleri amaçlanmıştır. Disk filtrelerin döküm yoluyla tabakalı olarak üretilmeleri yüzeyde daha homojen ve ince gözenekli bir yapı ortaya çıkarmaktadır, dolayısıyla filtrenin seçiciliği ve sağladığı kapilerite artmaktadır. Ancak filtrelerin bu şekilde ve büyük boyutlarda şekillendirilmeleri malzemede deformasyon ve çatlamalara sebep olmaktadır. Bu sorunun aşılması amacıyla kuvars ve borosilikat karışımlarının dökümü farklı katı konsantrasyonlarda (CMC ve lignin) ve farklı bağlayıcı türleri (ağırlıkça %60-77 katı) kullanılarak araştırılmıştır. Bağlayıcı olarak lignin kullanımı tabakalı disk filtre üretiminde başarı sağlamış olup şekillenen malzeme taşınabilir kuru mukavemete sahiptir ve büyük boyutlarda (28x14x1 cm) çatlaksız üretilebilmektedir. Tabakalı kapiler disk filtre üretimi ağırlıkça %77 katı içeriği olan slip ve bu slip'e katı ağırlığın %0.3'ü oranında lignin ilavesi ile sağlanmıştır.

Fabrication of high silica-containing membrane could be possible by the mixture of natural silica particles with glass and glassy type inorganic additives (clay, zeolite). During sintering, the glassy additives melted and coated the silica surface and by this processing it could be successes that the fabrication of the low temperature porous ceramic. The glassy pore wall product also shows high hydrophilic nature (capillary material). In this study, the capillary membrane filters will be fabricated as high silica-containing and the fabrication leads to dewatering of mineral slurries with high performance. For this purpose, disc type membrane was shaped as gradient compaction by slip casting. This compaction has problems during drying and sintering as the dimension increasing. The problem will be overcome by selection of correct type inorganic additives and its amounts. The organic additives were of carboxyl methyl cellulose (CMC) and lignin. The additive of lignin is successively that the product has well enough dry strength and the dimension being 28x14x1 cm successively fabricated without cracking and warping. The casting with lignin additive is possible at the relatively high solid loading such as 77% solid by weight.