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利用原子层沉积技术,在陶瓷膜表层孔道内连续沉积均勻致密氧化物薄膜,对陶瓷分离膜的孔径进行精密调节,实现了孔径由微米级到纳米级的连续调节

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2021-07-19 0:54:34 * 浏览: 10

厦门高品质陶瓷膜成套设备批发我国从20世纪80年代开始无机膜的研究工作,迄今已取得了较大的进步,陶瓷膜用于废水处理也已逐步走向工程化但相比之下,国内在多孔陶瓷材料产业发展方面与国外先进国家相比存在明显不足,其一是国内绝大多数人对多孔陶瓷材料缺乏必要的了解,其二是国内多孔陶瓷材料的发展技术不平衡,目前UF膜、RO膜等已被广泛应用于各领域,而NF膜、MF膜从技术水平和应用方面来说都刚刚起步。近年来,在国家科技攻关政策的扶持下,尤其是在国家环保、节能政策的引导下,国内多孔陶瓷材料及膜材料技术有了较快的发展,产业化及市场化规模逐渐扩大。如中材高新材料股份有限公司(山东工业陶瓷研究设计院)、江苏省九吾高科技发展公司、合肥世杰膜工程有限责任公司等企业在陶瓷膜材料制备技术方面逐渐形成了自己的技术优势,在一定程度上达到国外先进水平。目前国际上无机陶瓷分离膜的研究主要针对非对称膜,其研究内容主要集中在以下几个方面:膜及膜反应器制备工艺的研究、膜过滤与分离机理的研究、多孔质微孔结构的表面改性、无机膜显微结构及性能的测试与表征。其中膜工艺的研究相对较多,且多为MF膜与UF膜,RO膜则较少,制备完好致密无缺陷的RO膜或对RO膜结构性能的测试与表征都是当前的研究热点和难点课题。陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器。

陶瓷膜高温除尘技术供应商小编给您归纳了未来陶瓷膜领域的发展趋势将集中在以下几个方面:进一步提高陶瓷膜材料的分离精度及其分离稳定性,使其在液体分离领域实现纳滤级别的连续高效运行,在气体分离领域实现多组分气体的高效分离;研制具有大孔径及高孔隙率的耐高温陶瓷分离膜材料,使其在资源的高效利用及环境保护等领域实现高温气固分离过程的长期稳定运行;实现陶瓷膜表面性质的调控,通过改变其表面亲疏水性及荷电性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的应用领域;实现陶瓷膜的低成本化生产,结合构建面向应用过程的膜材料设计与制备方法,解决陶瓷膜推广应用的瓶颈问题;研制耐强酸强碱等苛刻体系的膜材料,提高膜材料分离性能的稳定性,拓展其在过程工业的应用范围。

陶瓷膜设备批发哪家好Sol-Gel法是重要的一种制膜方法,但是其制膜液容易渗入支撑体表面的大孔内,因此需要一层或者多层中间过渡层,从而导致膜使用过程中存在较大的阻力;同时支撑体表面的粗糙和大孔结构可使制备的膜层产生缺陷而CVD法属于膜孔径调节的方法,一般适用于调节孔径较大的膜,对于小孔径的膜而言容易阻塞孔道,而且一般沉积温度较高如600°C以上。另外,传统的制膜方法,都难以建立膜制备过程中控制参数与膜微结构的定量关系,实现膜制备过程的定量控制。因此发展简单易行的对陶瓷膜孔径进行精密调节的方法,实现从已知孔径大小的陶瓷膜出发,得到其他孔径的陶瓷膜,扩展其应用范围,具有非常重要的意义。发明内容为了克服现有技术的不足之处,而提出一种对陶瓷膜孔径进行连续精密调节的方法而无需引入过渡层。技术方案是:一种对陶瓷膜孔径进行连续精密调节的方法,其具体步骤如下:a将陶瓷分离膜置于原子层沉积仪器反应腔中,抽真空并加热反应室温度到250~450°C,使样品在设定温度下保持5~30m1n,反应腔内的气压为0.01~1Otorr;b首先关闭出气阀,脉冲金属源前驱体,时间为0.01~ls,接着保持一段时间0~60s;然后打开出气阀,脉冲清扫气,清扫3~15s;再关闭出气阀,脉冲氧化前驱体0.01~1s,保持一段时间0~60s;最后再打开出气阀,脉冲清扫气,清扫3~15s;两种前驱体的温度恒定在20~50°C之间;根据具体的需要,重复步骤b,精密调节孔道的大小。优选步骤b中所述的金属源前驱体为三甲基铝或异丙醇钛或四氯化钛;所述的氧化前驱体为去离子水。优选步骤b中所述的清扫气为氮气或氩气。优选步骤c中所述的重复步骤b的次数为10~2000次;更优选100~2000次。有益效果:利用原子层沉积技术,在陶瓷膜表层孔道内连续沉积均勻致密氧化物薄膜,对陶瓷分离膜的孔径进行精密调节,实现了孔径由微米级到纳米级的连续调节。通过改变ALD沉积的循环次数,在陶瓷基膜上沉积不同厚度的氧化铝层。

镀锌脱脂废水未来陶瓷膜领域的发展趋势将集中在以下5个方面:(1)进一步提高陶瓷膜材料的分离精度及其分离稳定性,使其在液体分离领域实现纳滤级别的连续高效运行,在气体分离领域实现多组分气体的高效分离;(2)研制具有大孔径及高孔隙率的耐高温陶瓷分离膜材料,使其在资源的高效利用及环境保护等领域实现高温气固分离过程的长期稳定运行;(3)实现陶瓷膜表面性质的调控,通过改变其表面亲疏水性及荷电性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的应用领域;(4)实现陶瓷膜的低成本化生产,结合构建面向应用过程的膜材料设计与制备方法,解决陶瓷膜推广应用的瓶颈问题;(5)研制耐强酸强碱等苛刻体系的膜材料,提高膜材料分离性能的稳定性,拓展其在过程工业的应用范围,多孔陶瓷膜制备技术研究必将进一步引领和推动陶瓷膜技术及产业的发展,进而实现制备技术从理论到应用的转化,早日攻克困扰陶瓷膜技术发展的热点及瓶颈性难点,将缓解过程工业面临的资源,能源与环境的瓶颈压力陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器。

厦门高性能陶瓷膜自此以后,相转化法制膜被广泛的研究,这种方法操作简单,通过改变相转化法中各种参数条件可以得到不同结构形貌的聚合物分离膜这些膜已被广泛应用于流体分离、反渗透、透析、超滤、纳滤及气体分离等多种膜分离应用领域里。将相转化法应用于中空纤维陶瓷膜制备的报道最早见于20世纪90年代初,Lee和Kim在湿法纺丝的基础上,采用相转化法通过一次成型制备了非对称结构的Al2O3中空纤维陶瓷膜。在干/湿法纺丝的基础上,通过制备相转化法中空纤维陶瓷膜的方法与中空纤维聚合物膜制备方法类似,其过程如图3所示,具体过程如下:1)将陶瓷粉体、聚合物、溶剂和非溶剂添加剂混合均匀制备粘度适当的纺丝铸膜浆料;2)将制备的铸膜浆料加入纺丝装置浆料罐中,先抽真空排除残余气泡,然后通芯液(内胶凝剂),并通过流量计控制从纺丝头内管流出的芯液流速,最后施加氮气压力将抽真空后浆料挤入纺丝头;3)从纺丝头喷出的湿膜经过一段空气(或其它控制气氛)间隙后浸入外凝固浴(外胶凝剂)中进行胶凝固化(正因为如此才称为干/湿法纺丝,如果纺丝头喷出纤维不经过空气间隙而直接浸入外凝固浴中,则称为湿法纺丝)。相转化法中空纤维陶瓷膜的制备本质上就是有机物高分子辅助的陶瓷膜成型方法,纺丝过程中挤出的湿膜两侧分别与外凝固浴和芯液接触时,浆料中的溶剂与非溶剂(凝固浴和芯液)进行物质交换使有机聚合物发生分相而固化成膜,最后经干燥和高温烧结除去有机物质后,获得中空纤维陶瓷膜[56]。相转化法制备中空纤维陶瓷膜过程中,在芯液和外凝固浴的共同作用下,分相过程从膜腔和膜外侧同时发生,铸膜浆料组成、粘度和纺丝参数(浆料挤出速率、芯液流速、空气间隙、内外胶凝剂组成和温度等)都对分相过程有着重要影响,从而影响着膜的最终结构与性能。采用相转化和高温烧结相结合的方法,可通过一步成型和一次高温烧结制备对称和非对称结构的中空纤维陶瓷膜。如图4[5]所示,在不同的制备工艺条件下,可获得完全不同的ZrO2中空纤维膜微观结构。正是由于相转化法在中空纤维陶瓷膜制备方面具有过程简单易于控制、成本低、制备的膜微观结构可控和可通过一步成型获得非对称结构的高渗透性膜等优点,因而,近几年来,相转化法与高温烧结相结合的中空纤维陶瓷膜制备方法受到极大的关注,成为中空纤维陶瓷膜制备的主要方法。3结语中空纤维陶瓷膜的制备方法主要有机模板法、静电纺丝法、挤压成型法和相转化法等。有机模板法制备的中空纤维陶瓷膜微观结构的取决于所用模板微观结构,可用于对称和非对称结构膜的制备。

陶瓷膜按用途可分为微滤(MF)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜、反渗透(RO)膜等;按结构可分为对称陶瓷膜和不对称陶瓷膜,其中不对称陶瓷膜至少由两层构成,在某些情况下可由三层以上构成如图1所示这类不对称结构的目的是要构成一种无缺陷的分离层,同时又减少膜的液压阻力,并保障膜的机械强度。支撑体层的厚度一般约为几个毫米,孔径范围大约在1~10μm;中间过渡层的厚度一般为10~100μm,孔径范围常在50~100nm;过滤层(陶瓷分离膜)是很薄的,厚度约为1~10μm,孔径常在100nm以下。陶瓷膜亦可为多层,层数越多,微孔梯度变化愈平缓,其抗热震性越好,而抗热性方面优于其他膜。降低过滤层(膜)的厚度,其过滤分离效果可优于高分子膜。陶瓷膜分离技术主要是依据“筛分理论”,根据在一定的膜孔径范围内渗透的物质分子直径不同则渗透率不同,原料液在膜管内或膜外侧流动,小分子物质或液体透过膜,大分子物质或固体被膜截留,使流体达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器。

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