高磁导率选择性陶瓷膜的制备技术研究
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-06 0:19:10 * 浏览: 27
高渗透率选择性陶瓷膜制备技术研究渗透率选择性主要取决于膜的孔径和分布。微滤，超滤和其他陶瓷膜制备技术已逐渐成熟。近年来，研究主要在两个方向发展。大直径陶瓷膜材料用于高温气体除尘。另一方面，具有较小孔的陶瓷膜材料被开发用于纳滤过程甚至气体分离。溶胶-凝胶技术对白银陶瓷纳滤膜的研究取得了较大的进展。 1溶胶-凝胶技术溶胶-凝胶技术主要通过调节材料的尺寸来控制陶瓷分离层的分离精度。溶胶凝胶法可以制备平均粒径为几百纳米至几纳米的溶胶。所得的膜层的孔径小，孔径分布窄，适合于制备具有高渗透率选择性的超滤膜和纳滤膜。可以通过DAS和平均粒径为30到40 nm的其他颗粒溶胶在孔径范围为0.1到0.7μM的载体上制备平均孔径为10 nm的Al2O3超滤膜，该膜可以去除大肠杆菌。在水体中100％。 MAnjuMOl等。采用颗粒溶胶法制备了平均孔径为5nm的TiO2超滤膜，平均粒径为11nm的BSA保留率高达98％。 VA-CASSy等人采用聚合物溶胶法生产ZrO2超滤膜，蔗糖的截留率（MW = 342g·MOl-1）为54％，维生素B12的截留率（MW = 1135g·MOl-1）为73％。 。范苏等。使用溶胶-凝胶法在平均孔径为200 nm的多通道α-Al2O3载体上制备TiO2超滤膜。 TiO2超滤膜的截留分子量为9000DA，在退浆时对染料有“直接黑”（拒收率MW = 909g·MOl-1）和聚乙烯醇（MW = 70,000g·MOl-1）。废水达99％以上。另外，控制超滤膜的焙烧温度可以有效地调节超滤膜的分离精度，使其适用于不同的分离和浓缩系统。 an小松采用颗粒溶胶法制备了ZrO2超滤膜。膜的烧结温度从1100℃降低至500℃，并且膜的最大孔径从50nm降低至20nm。随着温度的降低，分离精度提高。陶瓷纳米过滤膜具有较高的分离精度，可用于选择性分离寡糖，染料和多价离子。 TSuru等。通过聚合物溶胶法制备了平均孔径为0.7-5 nm的可调式TiO2纳滤膜。 PEg的截留分子量为500-2000 DA，Mg 2 +的截留分子量为800 DA的纳米滤膜的保留率为88％。棉子糖的拒收率（MW = 504g·MOl-1）为99％。 Benfer等。以正丙醇锆为前驱体，通过聚合物溶胶法制备了ZrO2纳滤膜。 “直接红”染料的保留率（MW = 990.8g·MOl-1）为99.2％。 TSuru等。通过涂覆在平均孔径为约1μM的α-Al2O3载体上，制备平均孔径为1.2 nm的TiO2膜。 TiO2薄膜的截留分子量为600DA，对nACl的保留率为60％。齐宏等。通过聚合物溶胶路线制备了平均粒径为1.2 nm的TiO2溶胶。 TiO2纳滤膜的PEg截留分子量为890DA，CA2 +和Mg2 +溶液的截留率为0.025MOl·l-1。 96.5％和98％（Ph = 4.0，5 x 105 PA）。 TSuru等。采用颗粒溶胶法制备了一系列粒径分布不同的SiO2-ZrO2复合溶胶，制备了平均孔径为9、1.6和1.0 nm的SiO2-ZrO2复合膜层。溶胶粒径越小，膜尺寸越小。平均孔径越小。 AuST等通过聚合物溶胶法制备了TiO2-ZrO2复合纳滤膜。通过调整比例针对钛锆前驱体，制备了具有不同分离精度的纳滤膜。染料“直接红”的排斥率大于95％，且相与纯TiO2和ZrO2纳滤膜相比，具有较高的相转化温度和热稳定性。 2改性技术溶胶-凝胶法制备小孔超滤膜已商业化。为了进一步提高膜的渗透性和分离性能，研究人员还研究了减少陶瓷膜孔径和改善孔径分布的改性技术。陶瓷膜的改性可以通过化学气相沉积，超临界流体沉积，原子层沉积和表面接枝来实现。这些孔控制方法不仅可以修复可能的大孔缺陷并提高膜的稳定性，而且可以进一步减小膜的孔径并提高膜的分离精度。 1陶瓷膜孔的化学气相沉积改性利用化学气相沉积（CVD）在多孔基质表面沉积氧化硅或金属氧化物，以改善陶瓷膜的孔结构和渗透性是一种非常有效的方法。 lABrOPOulOS等采用循环CVD方法成功地在573K的温度下将SiO2膜的平均孔径从最初的1nm减小到0.56nm。 Lin等。使用CVD方法对平均孔径为4nm的γ-Al2 O 3陶瓷膜进行改性以制备厚度为约1.5μM且孔径范围为0.4至0.6nm的SiO 2膜。 Ferr-nAnDeS等。通过CVD在多孔二氧化硅玻璃上沉积甲硅烷基化四氯化硅溶液，并且改性多孔玻璃的孔径从最初的4.4nm减小至2nm。 CVD方法通常需要在高温和真空环境中进行，并且前体需要具有一定的挥发性。目前，它仍处于许多实验室的基础研究阶段。 2超临界流体沉积技术改变了陶瓷膜的孔径超临界流体沉积（SuPerCriTiCAlfluiDDePOSiTiOn，SCfD）技术使用超临界流体作为溶剂（例如SC-CO2）在多孔陶瓷的孔中沉积陶瓷前体，这是一种改良的陶瓷膜路线。通过降低压力，降低了陶瓷前体在超临界流体中的溶解度并沉积在孔中，从而减小了陶瓷基体的孔径。 TATSuDA等人使用异丙基钛枯烯（TTiP）作为前体来修饰介孔氧化硅材料中的TiO2颗粒。结果表明，当SC-CO2用作溶剂时，TTiP可以渗透到平均孔径为3-7 nm的介孔氧化中。在硅材料中，通道减少了。 BrAS-Seur等。提出了使用超临界异丙醇作为溶剂在氧化铝基体上沉积烷氧基钛前体，并将氧化铝基体的孔径从110 nm减小至5 nm。 WAng等。基于孔径变化的动力学方程，超临界溶液的相平衡模型和经典的成核理论，建立了一套描述超临界流体渗流过程的数学模型，并通过实验缩小了α-Al2O3的孔径分布范围。平均孔径从110nm降低到80nm。 3其他新的孔径改变技术原子层沉积（AlD）是一种可以以单原子膜的形式在基板表面上逐一沉积物质的方法。 Li等。通过原子层在基板上沉积氧化铝层，所述基板上的平均孔径为50 nm，并通过控制原子层的沉积次数来控制薄膜的平均孔径。 600次沉积后，BSA的拒绝率从9％增加到97.1％。目前，表面接枝技术主要用于调节薄膜材料的表面性能。对于孔径较小的薄膜，接枝过程也会改变薄膜的孔隙结构，从而达到减小孔径的目的。陶瓷膜的表面通常吸收水以形成羟基，并且通过接枝可以在中孔膜的表面上修饰有机分子层。ng有机硅烷。调节孔径的目的是通过调节接枝分子的链长和官能团等的特性来获得特殊的表面性能以满足各种需求的。 SAh等。发现接枝三甲基氯硅烷可以将多孔基材的孔径从3nm减小到2nm。 fAiBiSh等。通过两步反应将PVP接枝到白银陶瓷超滤膜上，修饰后的膜孔径降低了25％至28％，从而提高了膜的保留性能。因此，为了制备高渗透性的选择性陶瓷膜，必须努力通过改性技术来减小膜层颗粒的尺寸并进一步减小孔径，并试图获得孔径分布较窄的陶瓷膜以实现。更精确的分离精度。陶瓷过滤器，陶瓷膜，陶瓷膜过滤器
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