膜的制備與應用ppt課件.ppt

1、陶瓷膜的制備與應用及膜分離技術簡析,飛霧流雪,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,TiO2,2,無機膜優(yōu)點（與有機膜對比）,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。 化學穩(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，價格便宜，保存方便。 孔徑分布窄，分離效率高。,3,無機膜缺點,生產(chǎn)成本高，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

2、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(chǎn)和實驗室實驗； 管型：適合于組裝成分離元件或膜反應器； 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(zhì)膜制備方法,固態(tài)燒結法（Sintering Method） 相分離-瀝取法（Phase Seperation-leaching） 陽極氧化法（Anodic oxidation） 溶膠-凝膠法（Sol-Gel） 薄膜沉積法（Thin-Film Deposition）,6,固態(tài)燒結法（Sintering Method）,將細微顆粒及超細顆粒（0.

3、1-1m）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,相分離-瀝取法（Phase Seperation-leaching）,8,陽極氧化法（Anodic oxidation）,以高純度的金屬鋁箔為陽極，并使一側面與酸性電解質(zhì)溶液（如草酸、硫酸、磷酸）接觸，通過電解作用在此表面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，

4、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)（Polymerization of Molecular Units, PMU）和膠溶法（Destabilization of Colliod Solutions，DCS）,10,11,薄膜沉積法（Thin-Film Deposition）,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(zhì)過渡金屬或其合金，可利用沉積技術，如濺射（Sputtering）,離子鍍（Ion Plating），金屬鍍（Metal Plating）或化學氣相沉積（CVD）等方法制得多孔質(zhì)陶瓷膜及玻璃膜。一般來

5、說，CVD等方法只適合與制頂層功能分離膜，不適合制基質(zhì)膜。,12,無機膜的主要應用,液相分離（Liquid Phase Separation） 氣體分離（Gas Separation） 膜反應器（Membrane Reactor） 功能器件（Function Devices FD） 其他,13,液相分離（Liquid Phase Separation）,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,氣體分離（Gas Separation）,空氣分離出氧氣或惰性氣體 天然氣的脫水 高溫氣體分離,15,膜反應器（Membrane Reactor）,定義：具有選擇性透過膜，并能同時

6、進行反應和分離的反應器。 例：用Al2O3膜可以是蔗糖轉(zhuǎn)化成普糖糖的轉(zhuǎn)化率從50%增至100% 惰性膜反應器（多為多孔陶瓷或多孔玻璃） 催化膜反應器（具有催化和分離雙重功能）,16,膜反應器優(yōu)越性,對平衡限制的反應，膜反應器能夠移動化學平衡，大大提高反應的轉(zhuǎn)化率 膜反應器有可能大大提高反應的選擇性 較低溫度下，即可得較高轉(zhuǎn)化率 可能使產(chǎn)物分離、反應物凈化及化學反應等幾個單元在一個膜反應器中進行，大大節(jié)省投資。 由于能使反應在較低溫度和壓力下操作，節(jié)約能源,17,18,膜分離的基本流程圖,19,膜分離技術,20,膜分離種類,微濾（microfiltration ） 0.2-1 mm 超濾（ult

7、rafiltration ）5 nm-0.2mm 納濾（nanofiltration ） 0.5-5 nm 反滲透（reverse osmosis ） 0.2-0.3nm,21,微濾(microfiltration ),微濾（MF） 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。0.2-1 mm,22,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5 nm-0.2mm 分子量之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，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(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達到溶液的凈化、分離、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分離技術， 其截留分子量在801000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米( 0.5-5 nm )，因此稱納濾。,24,反滲透（rev