无机陶瓷膜微结构对磁导率的影响

经过多年的发展，无机陶瓷膜已广泛应用于许多领域，并成为膜领域发展最快，最有前途的品种之一。回顾20多年来无机膜的快速发展，无机陶瓷膜的研究主要包括膜的制备，分离膜的应用以及膜的催化作用。其中，液相过滤分离是无机膜的主要工业应用领域。但是，分离膜的应用领域的扩展远远没有达到预期的要求，这主要是因为其开发面临以下问题：首先，膜的应用成本太高，导致许多应用过程在技术上是可行的。 ，但经济。优势限制了这项新技术的推广和应用，其次，膜种类有限和应用工艺复杂的匹配问题，导致严重的膜污染和每膜面积处理能力有限，第三种应用系统的复杂性和加工要求膜工艺难以满足要求，也限制了其进一步推广应用。因此，降低成本和提高技术水平已成为促进陶瓷膜发展的重要问题。应用系统陶瓷膜的工艺设计主要包括膜微结构，膜材料性能和工艺运行参数的优化设计。无机陶瓷膜的分离性能与其结构和材料性能密切相关。多孔陶瓷膜的结构参数主要包括平均孔径和孔径分布，膜厚度，孔隙率，孔形，曲折因子等，这些决定了膜的渗透和分离性能，膜材料的性能包括膜的化学稳定性，热稳定性和表面性能它们不仅影响膜的渗透和分离性能，而且与膜的使用寿命密切相关，其运行参数主要包括膜的表面流速，工作压力，温度等，其中影响膜工艺的浓差极化程度和膜污染程度，影响渗透通量和分离性能。随着无机陶瓷膜制备技术的发展，一方面，陶瓷膜的种类和规格不断增加，选择余地增加，另一方面，制备技术的可控性使得调节陶瓷膜的微观结构成为可能。膜。因此，鉴于同一系统中不同孔径的膜在渗透性上的差异，对膜微结构对分离性能的研究已引起越来越多的关注。 1膜孔径的影响膜孔径是影响分离性能的主要因素，如膜通量和截留率。一般而言，孔径越小，颗粒或溶质的排斥率越高，相应的通量越低。膜应用中的膜选择应在确保截留率的基础上确保所选孔径的膜的通量。对于纯溶剂介质，膜孔径越大，通量越高。然而，在实际的系统分离中，由于诸如吸附，浓差极化和堵塞之类的膜污染现象的影响，实际系统的过滤通量值很少可与膜的纯净水通量值相比。在某些情况下，将有一个最佳的膜孔径，且膜阻力，膜结垢阻力和膜通量之和最小。图1显示了当孔径为0.2-3um的Al2O3微滤膜过滤蛋白时，膜孔径对渗透通量的影响。显然，随着孔径的增加，膜通量不会非线性增加。通量约为0.8um。如果孔径太大，膜会严重阻塞，通量会减少。因此，仅当孔径与配比相匹配时如果系统的大小不同，则膜将具有较高的膜通量。如图2所示，这种现象在用陶瓷膜处理钞票印刷废水时也会发生。2膜厚度的影响膜厚度对膜性能的影响主要是对渗透通量的影响。由于膜厚度的增加将不可避免地增加流体渗透的路径，因此过滤阻力将增加而通量将减少。童金忠在工作压力和流速下以0.11Mpa运行在二氧化钛废水微滤实验中，在0.6m / s和298k的温度下，研究了不同厚度的膜对渗透通量的影响。膜的纯净水通量随膜厚度的增加而线性降低，但过滤通量为24um。厚膜43um。厚膜之后是13um和65um。厚膜的通量大致相同”，并且渗透通量随时间变化。膜越厚，初始通量就越小，但是衰减随时间而变慢，而膜越薄，初始通量就越高，但是在初始阶段衰减更快，然后变化趋于平缓。” 3膜孔隙率的影响高孔隙率的膜具有更多的开孔结构，因此在相同孔径下其渗透通量较高。一般而言，对于多孔无机膜，特别是陶瓷膜，膜层的孔隙率在20％-60％之间，并且载体孔隙率高于分离层的孔隙率。对于微滤膜，孔隙率通常大于30％。鉴于上述现象，一些学者试图从理论上构建结构-性能关系，并建立针对应用过程的膜微结构设计方法。 Belfort8等。建议在考虑膜组件的优化设计时要注意膜微结构的影响。但是，由于流型和传递扩散方程的计算复杂，尽管计算机技术的发展很容易获得预测结果，但采用这种膜组件设计方法的公司很少。他提出了陶瓷膜材料设计应用过程的理论研究方法。根据特定的应用系统，该模型用于预测膜的最佳结构。根据陶瓷膜结构控制理论，制备后，在最佳工作条件下以最佳结构应用膜将在很大程度上发挥膜技术的优势。”这种新的膜应用和设计方法已经在二氧化钛颗粒悬浮系统中得到验证，并且已使用了不同的颗粒。直径分布和膜孔径分布的模拟计算机实验为更好地掌握陶瓷膜过滤过程奠定了基础。陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器