陶瓷超滤膜的制备及应用

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陶瓷膜的制备及在水处理中的应用

陶瓷膜的制备及在水处理中的应用

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膜及无机陶瓷超滤膜产品概述、产品特点、应用领域分析

膜及无机陶瓷超滤膜产品概述、产品特点、应用领域分析

膜及无机陶瓷超滤膜产品概述、产品特点、应用领域分析——膜及无机陶瓷超滤膜产品简介膜材料是一种具有特殊选择性分离功能的无机或有机聚合物材料,能够将流体分隔成不相通的两个部分,使其中的一种或几种物质透过,从而将其它物质分离出来。

膜材料主要通过其微孔结构进行物料过滤与物质分离,微孔结构的孔径大小决定了其截流物质的范围,孔径分布与孔隙率则是影响膜材料分离精度与分离效率的关键因素。

随着膜材料制备技术的发展,膜材料的孔径已由微米级逐步发展至纳米级,其过滤范围也由颗粒过滤扩展至分子级分离、气体分离等,适用范围不断扩大。

现代膜材料制备技术,已能够根据物料体系环境和分离要求,精确控制膜材料的孔径大小、孔径分布与孔隙率,从而实现高效分离和选择性分离功能。

与传统过滤分离技术相比,膜可以在分子范围内进行物质分离,可实现高精度的选择性分离,且膜分离过程属于连续物理过程,不需发生相变和添加助剂,因此膜分离技术具有高效、节能、环保和过滤精度高等特性,已成为分离科学中的重要技术之一。

高性能膜材料是新型高效分离技术的核心材料,已经成为解决水资源、能源、环境等领域重大问题的共性技术之一,在促进我国国民经济发展、产业技术进步与增强国际竞争力等方面发挥着重要作用。

高性能膜材料的应用覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业、能源利用和环境保护的水平。

通过膜分离技术替代传统过滤分离技术已成为过程工业、水资源利用等领域发展的重要趋势。

根据膜材质的不同,膜可分为无机膜和有机膜,其中有机膜是以有机聚合物加工而成,开发应用较早,容易制备、容易成型;但随着膜分离技术及其应用的发展,对膜的使用条件提出了越来越高的要求,有机膜因其材质强度、性能稳定性、耐久性等方面的局限,难以满足各种苛刻环境或复杂条件下膜分离应用的需要。

在此背景下,无机膜尤其是无机陶瓷超滤膜克服了有机膜在耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂、机械强度等方面的不足,尤其适用于过程工业及特种水处理等苛刻环境或复杂条件下的膜分离应用,近年来得到了快速发展。

纳米陶瓷超滤原理

纳米陶瓷超滤原理

纳米陶瓷超滤原理引言纳米陶瓷超滤是一种重要的分离与过滤技术,通过使用纳米尺度的陶瓷膜,可以将溶液中的微小颗粒、胶体物质、有机物等有效地分离出来。

本文将详细探讨纳米陶瓷超滤的原理、应用以及发展前景。

纳米陶瓷超滤原理什么是纳米陶瓷膜1.纳米陶瓷膜是由陶瓷材料制成的膜,其孔径通常在纳米级别。

陶瓷材料具有良好的化学稳定性和耐高温性能,因此纳米陶瓷膜在许多领域具有广泛的应用前景。

超滤原理1.超滤是一种通过压力驱动液体向一侧固体膜过滤器传递的分离技术。

超滤膜通过其孔径的选择性,可以将溶液中大分子物质、微小颗粒等从溶液中拦截下来,从而实现分离与过滤。

纳米陶瓷超滤原理1.纳米陶瓷超滤是在传统超滤技术的基础上,采用纳米陶瓷膜作为过滤介质,通过其具有的纳米孔径来实现更高效的过滤和分离。

纳米陶瓷膜的孔径通常在1-100纳米之间,因此可以有效地拦截大部分微小颗粒、胶体物质和有机物。

纳米陶瓷超滤应用水处理1.纳米陶瓷超滤广泛应用于水处理领域。

通过使用纳米陶瓷膜,在水处理过程中可以高效地去除微生物、颗粒物、胶体物质和有机物,从而提高水质。

2.纳米陶瓷超滤还可以用于海水淡化和废水处理等领域,具有广阔的应用前景。

生物医药1.纳米陶瓷超滤在生物医药领域也有着重要的应用。

例如,在制药过程中,纳米陶瓷超滤可以用于去除微生物、细胞碎片和大分子物质,从而提高药物的纯度。

2.纳米陶瓷超滤还可以用于血液滤过等医疗应用中,对人体安全可靠,有效地分离血液中的有害物质。

食品与饮料1.纳米陶瓷超滤可以用于食品与饮料加工中。

例如,可以将纳米陶瓷超滤应用于澄清果汁、提取蛋白质等过程中,有效去除杂质从而提高产品质量。

纳米陶瓷超滤发展前景技术改进和突破1.纳米陶瓷超滤技术仍有进一步改进的空间。

目前的研究方向包括提高膜的稳定性、减少膜污染、提高通量等,这些方面的改进将大大提高纳米陶瓷超滤的效率和应用范围。

应用领域扩展1.随着纳米陶瓷超滤技术的不断发展,其应用领域将会不断扩展。

陶氏超滤膜技术资料

陶氏超滤膜技术资料

陶氏超滤膜技术参数一、超滤水办理应用术语不对称膜Asymmetric Membrane 人工合成聚合中空纤维,由一层均匀致密的、很薄的外皮层及起支撑作用的海绵状内层构造组成,这层均匀、致密的外皮层起真实截留污染物的作用。

原水Feed进入超滤系统的水产水Filtrate透过超滤膜的水,基本上无悬浮颗粒、胶体和微生物等产水透过超滤膜的流率,往常表达为单位时间内单位膜通量面积的产水量,单位为LMHFlux跨膜压差Trans-membrane Pressure 简称TMP,即产水侧和进水侧压力的差别,即膜双侧压力差;如为错流过滤,为产水侧和进水出入口压力均匀值的差别气擦洗Air Scour 让无油压缩空气经过中空纤维膜丝的进水侧表面,经过压缩空气与水的混淆振荡作用,松动并冲走膜表面过滤过程中截留的污染物把等同于产水质量的水从中空纤维膜丝的产水侧反向输反洗Backwash向进水侧,松动并冲走膜表面的污染物利用超滤进水泵把进水从中空纤维膜的进水侧进入,从正洗Forward Flush浓水侧排出,进一步冲洗膜表面的污染物化学增强反洗Chemical Enhanced Backwash 在反洗水中加入拥有必定浓度和特特成效的化学药剂,经过浸泡、气擦洗等方式,将膜表面的污染物冲洗下来的方式化学冲洗Cleaning In Place 简称CIP,即用配置好的酸、碱或杀菌剂化学药剂从进水侧进入中空纤维膜,从浓水侧和产水侧循环回流到冲洗水箱进行冲洗的方式,将膜表面的污染物有效去除回收率Recovery产水占原水的百分比将膜截留的物质从膜组件浓水口排放掉,防备被截留的浓水排放过滤Concentrate Bleed物质在膜进水侧发生累积错流过滤Cross Flow进水沿平行于膜面方向流动,有助于冲洗膜表面的污染物第1页/共11页二、陶氏DOW TM超滤膜产品一览表SFP‐2880超滤膜组件长度规格(80‐80英寸长,60‐60英寸长)超滤膜组件公称直径规格(8‐8英寸直径,6‐6英寸直径)陶氏超滤膜资料属性代号(2‐PVDF)陶氏超滤产品型号(SFP‐用于预办理,SFD‐用于饮用水)表2-1超滤膜组件的膜资料膜资料名称膜资料缩写代号聚砜PS1聚偏氟乙烯PVDF2聚醚砜PES3聚丙烯腈PAN4聚丙烯PP5聚乙烯PE6醋酸纤维素CA7芬芳聚酰胺APA8聚氯乙烯PVC9重生纤维素RC10表2-2超滤膜组件的用途说明产品型号用途划分SFP预办理SFD中水/污水回用SFR饮用水办理第2页/共11页表2‐3不一样超滤膜资料的接触角数据序号膜资料接触角01纤维素(CA)12~45°02聚醚砜(PES)44~81°03聚丙烯(PP)108°04聚砜(PS)38~81°05聚偏氟乙烯(PVDF)30~66°备注:值越小,表面资料越亲水,越亲水抗污染性能就越好。

探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展

探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展

探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展膜技术被认为是21 世纪最优前景的水处理技术之一,膜材料技术、膜分离技术在近十几年得到很大发展,在水处理领域得到了广泛应用。

水处理陶瓷膜的过滤、分离性能与膜孔径大小及其分布、孔隙率、表面形貌等有密切关系。

陶瓷膜的活性分离层是颗粒以任意堆积方式形成的,孔隙率通常为30 ~35%,且曲折因子调控较为困难,陶瓷膜的水处理效能受到局限。

研究陶瓷膜制备、修饰、工艺优化新技术以提高其过滤、分离、抗污染效能是水处理陶瓷膜领域的研究重点。

1. 水处理陶瓷膜制备技术1.1 致孔剂制备技术致孔剂是提高水处理陶瓷孔隙率简单又经济的方法,致孔剂可分为无机物和有机物两类。

无机致孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵等高温易分解的盐类或无机碳如石墨、煤粉等;有机致孔剂主要包括天然纤维、高分子聚合物,如锯末、淀粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

Yang 等以Al2O3 为膜基体,以膨润土为烧结助剂,以玉米淀粉作为造孔剂通过挤出、交联、干燥、烧结等过程制备陶瓷膜。

研究发现随着淀粉含量的增加,Al2O3 支撑体的最大孔径和平均孔径均有所增大,陶瓷膜的孔隙率可有24% 提高至38%。

1.2 模板剂制备技术模板剂可有效控制所合成材料的形貌、结构和大小,并制备出孔结构有序、孔径均一、孔隙率大的微孔、介孔和大孔材料。

模板剂法具有丰富的选材和灵活的调节手段,采用模板剂法制备水处理陶瓷膜极具前景。

Xia 等以有机聚苯乙烯微球为模板剂,采用UV 聚合的方法制备出孔径为100nm 的三维有序聚氨酯大孔材料。

Sadakane 等以PMMA 为模板剂制备出具有三维有序大孔的金属氧化物材料,其孔隙率范围为66 ~81%。

表面活性剂在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶、囊泡等自组装体,也常被用作自组装技术中的有机物模板剂。

利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂可制备出有序的介孔分子筛MCM41,具有多种对称性能的孔道,孔径在2 ~ 50nm 的范围内。

无机陶瓷超滤膜技术

无机陶瓷超滤膜技术

无机陶瓷超滤膜技术
无机陶瓷超滤膜技术是一种利用无机陶瓷材料制成的超滤膜技术。

超滤膜是一种孔径在0.01-0.1微米之间的过滤膜,能够有
效地将水中的微小悬浮物、胶体、细菌、病毒等物质分离出来,同时保留水中的溶解性物质和矿物质,使得水质得到改善。

无机陶瓷材料具有很高的热稳定性、耐腐蚀性和机械强度,因此非常适合作为超滤膜的材料。

无机陶瓷超滤膜具有以下几个特点:
1. 高过滤精度:无机陶瓷超滤膜具有均匀的孔径分布,能够有效地截留微小的颗粒和悬浮物。

2. 高通量:由于无机陶瓷材料具有较高的孔隙率和较低的阻力,因此水可以快速地通过超滤膜,提高了水处理的效率。

3. 长寿命:无机陶瓷超滤膜具有良好的耐热性和耐腐蚀性,能够在较恶劣的环境条件下长时间稳定工作。

4. 易清洗:无机陶瓷超滤膜表面光滑,附着物不易粘附,容易清洗和维护。

由于以上特点,无机陶瓷超滤膜技术在污水处理、海水淡化、饮用水制备等领域得到了广泛应用。

它可以去除水中的悬浮物、胶体、细菌和病毒,达到净化水质的目的。

同时,由于无机陶瓷超滤膜具有较高的通量和长寿命,能够大幅降低水处理成本,因此受到了越来越多的关注和应用。

超滤陶瓷膜制备原理(一)

超滤陶瓷膜制备原理(一)

超滤陶瓷膜制备原理(一)超滤陶瓷膜制备原理1. 简介超滤陶瓷膜是一种重要的分离膜技术,通过离子交换和微孔过滤的原理,在水处理、食品加工、环境保护等领域得到广泛应用。

本文将从简介、原理和制备过程三个方面介绍超滤陶瓷膜的制备原理。

2. 原理超滤陶瓷膜的制备原理基于分子大小的选择性透过。

其核心原理是通过陶瓷材料的微孔结构来筛选溶液中不同分子大小的物质。

筛选效应超滤陶瓷膜的微孔通道直径通常在1纳米至100纳米之间。

当水或其他液体通过超滤陶瓷膜时,分子尺寸较小的溶质能够透过微孔,而分子尺寸较大的悬浮物和溶质则被滞留在膜表面。

这种筛选效应使得超滤陶瓷膜能够有效地分离溶液中的杂质和有害物质。

离子交换作用超滤陶瓷膜材料通常带有负电荷或正电荷,可以与带有相反电荷的离子发生吸附和交换作用。

这种离子交换作用能够进一步增强超滤陶瓷膜的分离效果,并过滤掉带有不同电荷的离子。

3. 制备过程超滤陶瓷膜的制备过程主要包括材料选择、材料处理、成膜和后处理等步骤。

材料选择超滤陶瓷膜的材料选择是制备过程的关键。

常用的超滤陶瓷膜材料有氧化铝、二氧化硅等。

不同材料的选择会影响膜的孔径分布和抗污染性能。

材料处理在材料处理阶段,需要通过烧结、压制等工艺将超滤陶瓷膜原料转化为具有一定强度和孔径分布的陶瓷膜支撑体。

此外,可以通过改变材料的成分和添加助剂来调控膜的性能。

成膜成膜过程是将陶瓷膜支撑体变成具有一定孔径的超滤陶瓷膜的过程。

成膜方法包括浸渍法、溶胶凝胶法等。

不同的成膜方法会对膜的孔径和性能产生影响。

后处理制备好的超滤陶瓷膜需要进行后处理才能达到应用要求。

通常包括高温处理、酸洗、表面修饰等步骤,以提高膜的性能和稳定性。

结论超滤陶瓷膜是一种基于分子大小选择性透过的分离膜技术。

通过筛选效应和离子交换作用,超滤陶瓷膜能够有效地分离溶液中的杂质和有害物质。

制备超滤陶瓷膜的过程包括材料选择、处理、成膜和后处理等步骤。

这些步骤的选择和优化对于膜的性能和应用具有重要意义。

陶瓷超滤膜在化工废水中的应用

陶瓷超滤膜在化工废水中的应用

陶瓷超滤膜在化工废水中的应用引言:化工行业是国民经济重要的支柱产业之一,但同时也是产生大量废水的行业之一。

化工废水具有复杂的组成和高浓度的污染物,传统的处理方法往往效果不佳。

近年来,陶瓷超滤膜因其优异的分离性能、稳定性和耐腐蚀性逐渐受到关注,被广泛应用于化工废水处理中。

一、陶瓷超滤膜的基本原理陶瓷超滤膜是一种以陶瓷为基材制成的具有一定孔隙大小的膜,其孔径在10-100纳米之间。

通过超滤膜的微孔,可以实现对污染物、胶体、悬浮物等的物质分离,其分离机制主要是压差驱动下的物理筛选和混合相间扩散。

二、陶瓷超滤膜在化工废水处理中的应用1. 催化剂的分离回收在化工生产过程中,常常需要使用贵金属催化剂。

传统的催化剂分离回收工艺往往耗时且效果不佳。

而陶瓷超滤膜可以通过适应性选择性分离,将催化剂分离并回收利用,大大减少了资源浪费和环境污染。

2. 有机物污染物的去除化工废水中常常含有大量的有机物污染物,传统的化学处理方法对于有机物的去除效果有限。

陶瓷超滤膜技术可以有效去除化工废水中的有机物污染物,提高水质的净化效果。

3. 微生物的去除和回收化工废水中往往存在着大量的微生物,传统的处理方法对微生物的去除有一定局限性。

陶瓷超滤膜具有优异的微生物滞留能力,可以快速而有效地去除废水中的细菌、病毒等微生物,并通过相关技术进行回收利用。

4. 重金属离子的回收化工废水中常常包含有毒重金属离子,传统处理方法对重金属离子去除的效果有限,并且还会生成大量的副产物。

陶瓷超滤膜可以通过适度改变超滤层的孔径和表面电荷等性质,选择性地回收目标重金属离子,提高资源的利用率。

三、陶瓷超滤膜在化工废水处理中的优势1. 高效分离:陶瓷超滤膜具有独特的微孔结构,可以高效地分离化工废水中的微小颗粒和大分子有机物,提高处理效果和水质。

2. 耐腐蚀性强:陶瓷超滤膜由于其特殊的成分和晶格结构,具有很好的耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下长期稳定运行。

3. 抗污染性好:陶瓷超滤膜表面光滑,不易产生结垢现象,容易清洗,具有良好的抗污染性能。

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华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 结课论文
题目陶瓷超滤膜的制备及应用
学院环境与市政工程学院
专业应用化学
姓名曹行
学号201414126
指导教师朱艳青
完成时间2017.4.8
第1章
1.特点
2.制备
3.应用
4.展望
第2章陶瓷超滤膜
1.1陶瓷超滤膜的特点
超滤膜为多孔膜,孔径在1-100 nm,按原料分类,可分为有机超滤膜和无机超滤膜。

无机超滤膜多为陶瓷膜,陶瓷超滤膜是目前最具有应用前景的一类无机超滤膜。

与有机超滤膜相比,陶瓷超滤膜具有许多优点:(1)耐高温、热稳定性好:高温下使用时,其性能可保持不变,适用温度可达400℃,有的甚至可达800~1000℃。

(2)机械强度高:可在很大压力梯度下操作,不会被压缩或产生蠕变;(3)化学稳定性好:可在酸性或碱性溶液中长期使用,耐有机溶剂和氯化物腐蚀,不易被微生物降解;(4)使用寿命长,易清洗:当膜被堵塞后,可以进行反冲清洗,也可以在高温下进行化学清洗,可以反复使用,不会出现老化现象【1-6】。

1.2陶瓷超滤膜的应用
陶瓷超滤膜由于其优异的特性,广泛应用在工业废水处理,海水淡化,饮用水净化,食品工业,生物、医药行业等。

1.2.1陶瓷超滤膜在工业废水处理中的应用
随着工业的迅速发展,工业废水的数量和种类逐渐增大;工业废水未经处理或只经简单初步处理便直接排入江河、湖海,会对环境造成极大的污染:造成的污染主要有:有机需氧物质污染,化学毒物污染,无机固体悬浮物污染,重金属污染,酸污染,碱污染,植物营养物质污染,热污染,病原体污染等。

许多污染物有颜色、臭味或易生泡沫,因此工业废水常呈现使人厌恶的外观,造成水体大面积污染,直接威胁人民群众的生命和健康,因此工业废水的处理极为重要。

工业废水通常温度较高(50~95℃),且含有腐蚀性较强的酸、碱物质,铁、汞、镉等重金属物质,以及酚、醛等有机物【7,8】。

因而耐腐、耐高温化学稳定性好的陶瓷超滤膜特别适合于工业废水的处理。

如Damas 【9】用多孔陶瓷超滤膜来处理纺丝工业废水,结果表明,COD去除率达到70%,有色染料去除率达到96%,浑浊物基本全部去除(>93%)。

Bemat【10】用陶瓷超滤膜对污水中铁离子的去除,结果表明,pH为2的污水中铁离子的去除率达到98%。

Llanos【11】研究Ti02.Zr02陶瓷超滤膜对污水中重金属离子的去除前后膜的污染情况,结果表明,由于污染物沉积在膜层表面,从而导致膜孔堵塞,孔隙率下降16%,膜层粗糙度增大20%;pH为6时,膜层污染最少,膜通量最大。

1.2.2陶瓷超滤膜在海水淡化中的应用
我国属于淡水资源缺乏的国家,海水淡化作为一种解决水资源短缺的重要手段,使海水淡化工程己成为国家重点扶持项目。

海水淡化是通过一系列的过程将高盐度的海水转变为人们可以直接使用的低盐度的海水或淡水。

海水淡化方法有:反渗透法(RO)、多效蒸馏(MED)、压气蒸馏(VC)、电渗析法(EDR)和多级闪蒸(MSF)等【12】。

而反渗透法(RO)因投资成本低,能耗少,建造周期短等优点,己成为最主要的海水淡化方法。

由于海水中的盐度、硬度、总固溶物及其它杂质的含量均较高,易造成反渗透膜污染和结垢等问题;因而需对海水进行适当预处理,才能满足RO装置的进水条件,保证
海水淡化RO系统高效地稳定运行。

海水预处理通常分为传统预处理和膜预处理两种方法,传统预处理存在基建费用及运行费用较高、占地面积大、工艺流程复杂、微生物污染严重等问题,而膜处理工艺则不存在这些问题,因而近年来用的较多的为膜预处理工艺。

膜预处理工艺主要分为:微滤(MF)、超滤(UF)和纳滤(NF)三种。

微滤通量大,但去污率小;纳滤去污率高,但通量小;而超滤在保证足够的去污率的同时,还有较大通量,因而成为海水预处理的首选【13】。

海水中含有较高的盐度、有机污染物和活性较高的微生物,这些都很容易对有机超滤膜造成污染和腐蚀。

因而,耐腐,化学稳定性好、热稳定性好,寿命长的陶瓷超滤膜成为首选。

如Xu【14】研究了Zr02陶瓷超滤膜在海水淡化预处理中的应用,结果表明,在错流速率为3.7~4.2 ms-1,操作压力为0.14-0.18Mpa,温度为25~30℃,海水pH为8.0~9.0的情况下,膜通量可达到420~450Lm-2h-1,且浊度去除率达99.0~99.5%,COD去除率达32.35%。

1.2.3陶瓷超滤膜在饮用水中的应用
近年来,饮用水安全己成为社会关注的热点问题。

传统的混凝、沉淀、过滤、消毒处理工艺已经不能确保得到安全、健康的高质量水。

随着膜分离技术的发展,它在饮用水净化中的应用越来越广泛。

与传统的工艺相比,膜分离技术具有:能耗低,化学物质的加入少,对水中悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质的去除率高等优点。

现今常用采用微滤、超滤、纳滤相结合的工艺对饮用水进行净化,从而得到高质量的饮用水;超滤作为其中一道重要工序,使陶瓷超滤膜在饮用水净化中的应用越来越广泛。

1.2.4陶瓷超滤膜在食品工业的应用
陶瓷超滤膜因其优异的特性在食品工业中应用广泛。

如乳制品的提纯,传统的纯化工艺存在纯化路线长、产品品质低等缺点,而采用膜分离技术不仅工艺简单,而且提纯效果好。

陶瓷超滤膜因在果汁浓缩、茶饮料中大分子物质的去除过程中仍可保留饮品的原风味,使其在这方面应用较广。

1.2.5陶瓷超滤膜在生物医药行业的应用
在抗生素(头孢类、硫酸连杆菌类、青霉素类、红霉素类等)、有机酸(赖氨酸、谷氨酸、柠檬酸、核苷酸等)、酶制剂(植酸梅)等以及其它医药和生物产品的生产中,采用陶瓷膜超滤技术替代板框、转鼓、离心、硅藻土等传统过滤工艺进行发酵液的菌体和大分子脱除,具有:有效成分收率高,分离精度高,浓缩倍数高,废水排放量少;连续工作时间长,膜元件使用寿命长,工艺设置先进等优点。

陶瓷超滤膜在中药生产和值物提取中应用广泛。

传统的中药制剂生产,采用的水提醇沉加蒸发工艺,存在着周期长、建设成本高、能耗大、收率低、操作环境差、环境污染严重等缺点。

而采用陶瓷膜对中药水提液进行澄清处理有显著优点:水提液无需冷却可直接过滤,减少生产环节,膜的再生方便;除菌彻底,膜本身可直接高温灭菌:无论中药水提液性质如何,对膜本身没有影响;对中药有效成份基本无截留等。

1.3陶瓷超滤膜的制备方法
陶瓷超滤膜的制备方法很多,可根据使用过程中对膜材料、膜结构膜孔径大小、孔隙率和膜厚度等要求的不同进行选择。

目前常见的制备方法有:固态粒子烧结法、溶胶凝胶法、阳极氧化法、化学气相沉积法和辐射腐蚀法等。

1.3.1固态粒子烧结法
固态粒子烧结法又叫悬浮粒子法,主要过程是:将固态陶瓷粒子在分散介质中形成稳定的悬浮液,然后在多孔陶瓷支撑体上采用浸浆法成膜。

在悬浮液中浸渍支撑体时,分散介质水在毛细管力的作用下进入支撑体,而固态陶瓷粒则在支撑体表面堆积成膜,高温下粒子接触面部分烧结,使膜具有一定的孔隙孔径和强度【22】。

采用固态粒子来制备超滤膜,要求粒子必须为纳米级别,纳米粒子通常存在较难分散的问题,因而纳米级别的固态粒子的均匀分散是成功制备陶瓷超滤膜的关键。

1.3.2阳极氧化法
阳极氧化法是采用高纯度的金属箔,在酸性电解质溶液中进行电解阳极氧化。

在氧化过程中,金属箔的一侧形成多孔的氧化层,另一侧金属被酸溶解,再经适当的热处理即可得到稳定的多孔氧化物膜【24】。

控制电解氧化过程,可以得到孔径均一的对称和非对称两种结构的氧化铝膜。

1.3.3化学气相沉积法
化学气相沉积法(CVD)是一种化学气相反应生长法,是把含有构成膜所需元素的一种或多种化合物、单质气体供给载体,借助气相作用,使成膜物质以气态在载体表面进行化学反应,从而在载体上沉积下来生成需要的薄膜【26】。

1.3.4溶胶凝胶法
溶胶.凝胶法(S01-Gel法,简称SG法),是以金属醇盐如:Al(OC3H7)3、Ti(i-OC3H7)4、Zr(i-OC3H7)4、Si(OC2H5)4或金属无机盐,如:A1Cl3、Al(NO3)等为起始原料,通过水解,形成稳定的溶胶。

然后在多孔支撑体上浸渍溶胶,经干燥、热处理后得到多孔陶瓷超滤膜。

溶胶.凝胶法具有薄膜化容易,膜层厚度可控,膜孔径分布窄,孔隙率高,孔径可在1~100 nm之间任意调整,易制得多组分超滤膜等优点【28】:是目前制备陶瓷超滤膜应用最多的方法。

现今商品化的γ-A12O3、TiO2和ZrO2超滤膜都是用这一方法制备的。

根据水解工艺的不同,溶胶一凝胶法制备陶瓷超滤膜可分为以下两个途径:一种是由金属盐或醇盐直接水解形成氢氧化物沉淀,然后使沉淀胶溶制成溶胶,调整溶液的pH 值和粘度后用浸涂法在多孔载体(膜组件)上成膜;这种方法制得的溶胶也称物理溶胶,其制备过程也称作为DSC路线(destabilization ofcolloidal solutions) 。

另一种是控制醇盐水解,通过络合,缩聚反应形成三维M—O—M无机网络而实现凝胶化,并在凝胶化过程中用浸涂或旋涂法获得载体膜,然后经干燥、烧结制得超滤膜。

这一途径制得的溶胶称为化学溶胶,其制备过程称为PMU路线(polymerization of molecular units)。

两种路线制备膜的过程如下图1.1所示,左边为DSC路线,右边为PMU路线【32】。

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