膜的制備與應用

陶瓷膜的制備與應用及膜別離技術簡析1.無機膜材料種類無機膜致密膜微孔膜Pd及Pd合金膜Ag膜ZrO2膜多孔金屬膜陶瓷膜分子篩膜Al2O3膜SiO2膜〔玻璃膜〕ZrO2膜TiO22.無機膜優(yōu)點〔與有機膜比照〕熱穩(wěn)定性好，耐高溫，一般可以在400℃下使用，最高可達800℃以上,不老化、壽命長?；瘜W穩(wěn)定性好，耐有機溶劑，耐酸堿，抗微生物侵蝕。機械強度大，擔載無機膜可承受幾十個大氣壓的外壓，并可反向沖洗。凈化操作簡單、迅速，價格廉價，保存方便?？讖椒植颊?，別離效率高。3.無機膜缺點生產本錢高，制造技術難度大。無機膜易發(fā)脆，給膜的成型加工及組件裝備帶來一定的困難。膜器安裝因密封的緣故，使其性能不能得到充分利用。4.商品化無機膜的幾何結構平板型：主要用于小規(guī)模的工業(yè)生產和實驗室實驗；管型：適合于組裝成別離元件或膜反響器；多通道型〔蜂窩型〕：結構的單位體積膜面積大，被更多地工業(yè)過程采用。5.基質膜制備方法固態(tài)燒結法〔SinteringMethod〕相別離-瀝取法〔PhaseSeperation-leaching〕陽極氧化法〔Anodicoxidation〕溶膠-凝膠法〔Sol-Gel〕薄膜沉積法〔Thin-FilmDeposition〕6.固態(tài)燒結法〔SinteringMethod〕將細微顆粒及超細顆粒〔0.1-1μm〕與適當溶劑混合制成的成型生坯，在高溫〔1000-1600℃〕下進行燒結處理。特點：成熟，易于工業(yè)化，可同時制取多層不對稱的微孔膜。7.相別離-瀝取法〔PhaseSeperation-leaching〕8.陽極氧化法〔Anodicoxidation〕以高純度的金屬鋁箔為陽極，并使一側面與酸性電解質溶液〔如草酸、硫酸、磷酸〕接觸，通過電解作用在此外表上形成微孔氧化鋁膜，然后用適當方法除去未被氧化的鋁基體和阻擋層，便得到孔徑均勻，孔道與膜平面垂直的微孔Al2O3膜。9.溶膠-凝膠法〔Sol-Gel〕1984年由荷蘭Twente大學首先開發(fā)此項技術，并成功地制備了Al2O3膜，繼而美國、法國、日本開始此項技術研究。Sol-Gel法從技術上又可細分為分子聚合發(fā)〔PolymerizationofMolecularUnits,PMU〕和膠溶法〔DestabilizationofColliodSolutions，DCS〕10.11.薄膜沉積法〔Thin-FilmDeposition〕薄膜沉積法借鑒傳統(tǒng)物理鍍膜方法，如在無線電材料中的SiO2單晶膜。以多孔質過渡金屬或其合金，可利用沉積技術，如濺射〔Sputtering〕,離子鍍〔IonPlating〕，金屬鍍〔MetalPlating〕或化學氣相沉積〔CVD〕等方法制得多孔質陶瓷膜及玻璃膜。一般來說，CVD等方法只適合與制頂層功能別離膜，不適合制基質膜。12.無機膜的主要應用液相別離〔LiquidPhaseSeparation〕氣體別離〔GasSeparation〕膜反響器〔MembraneReactor〕功能器件〔FunctionDevicesFD〕其他13.液相別離〔LiquidPhaseSeparation〕海水淡化飲料除菌污水處理藥物萃取水中的油分的濃縮14.氣體別離〔GasSeparation〕空氣別離出氧氣或惰性氣體天然氣的脫水高溫氣體別離15.膜反響器〔MembraneReactor〕定義：具有選擇性透過膜，并能同時進行反響和別離的反響器。例：用Al2O3膜可以是蔗糖轉化成普糖糖的轉化率從50%增至100%惰性膜反響器〔多為多孔陶瓷或多孔玻璃〕催化膜反響器〔具有催化和別離雙重功能〕16.膜反響器優(yōu)越性對平衡限制的反響，膜反響器能夠移動化學平衡，大大提高反響的轉化率膜反響器有可能大大提高反響的選擇性較低溫度下，即可得較高轉化率可能使產物別離、反響物凈化及化學反響等幾個單元在一個膜反響器中進行，大大節(jié)省投資。由于能使反響在較低溫度和壓力下操作，節(jié)約能源17.18.膜別離的根本流程圖19.膜別離技術20.膜別離種類微濾〔microfiltration〕0.2-1mm超濾〔ultrafiltration〕5nm-0.2mm納濾〔nanofiltration〕0.5-5nm反滲透〔reverseosmosis〕0.2-0.3nm21.微濾(microfiltration)微濾〔MF〕又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其根本原理是篩孔別離過程。0.2-1mm22.超濾超濾〔UF〕是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在5nm-0.2mm分子量之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、別離、濃縮的膜別離技術，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜外表時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，到達溶液的凈化、別離、濃縮的目的。23.納濾〔nanofiltration〕納濾〔NF〕是介于超濾與反滲透之間的一種膜別離技術，其截留分子量在80～1000的范圍內，孔徑為幾納米(0.5-5nm)，因此稱納濾。24.反滲透〔rev