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技术方案是:一种对陶瓷膜孔径进行连续精密调节的方法

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2021-09-07 16:04:13 * 浏览: 0

固液分离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。

厦门陶瓷膜批发厂家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。

厦门陶瓷平板膜而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。扫描电子显微镜观测证实了随着沉积次数的增加,膜孔径逐步减小直至完全封闭,并形成具有梯度孔结构的超薄分离层;测试了不同沉积次数膜管的纯水通量以及对牛血清蛋白(BSA)的截留率,结果显示随着沉积次数的增加,膜的纯水通量逐渐变小而对BSA的截留率逐渐增加,而截留率上升的幅度明显高于通量下降的幅度。

不锈钢过滤器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。

管式陶瓷膜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。

在概括中空纤维陶瓷膜特点的基础上,综述了中空纤维陶瓷膜的制备方法研究进展,着重分析比较了不同制备方法的优缺点将相转化法应用于中空纤维陶瓷膜的制备,可实现通过一步成型制造具有自支撑非对称结构的复合陶瓷膜,有利于提高膜的渗透通量、简化膜制备工艺和显著降低制造成本。引言陶瓷膜与有机聚合物膜相比,具有许多独特的优点,如耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、孔径均匀分布窄、微观结构可控、使用寿命长等,因而可满足特别苛刻的使用要求,在石油化工、化学工业、冶金工业、食品工业、环境工程、新能源等领域有着广泛的应用前景,正日益受到重视[12]。但实用的陶瓷膜一般为非对称结构,膜制备工艺过程复杂(需分别制备支撑体、过渡层和分离层,并经多次高温热处理),制造周期长,成本高[2]。另外,商品化陶瓷膜一般采用多通道管式构型,膜管壁厚,膜的装填密度低,导致单位体积有效过滤面积小(<300m2/m3)和分离效率低。近年来,新型中空纤维构型陶瓷膜受到广泛关注,中空纤维陶瓷膜除具有传统的陶瓷膜本身优点以外,还具有装填密度大、单位体积膜有效分离面积大(>1000m2/m3)、膜壁薄、渗透通量高和节省原料、易于实现分离设备小型化等优点。新型中空纤维构型陶瓷膜的应用可望大大提高陶瓷膜分离性能。中空纤维陶瓷膜由于其独特的性能和结构特点,在用于废水(气)处理的无机分离膜、固体氧化物陶瓷膜燃料电池、微通道反应器、催化剂载体等领域的应用正受到越来越多的关注。本文在概括中空纤维陶瓷膜的结构与性能特点的基础上,综述了中空纤维陶瓷膜的制备研究进展,着重分析比较了不同制备方法的优缺点及其应用。1中空纤维陶瓷膜的特点新型中空纤维陶瓷膜除具有陶瓷膜本身优点以外,与传统多通道或平板构型的膜相比,还具有以下突出优点:1)装填密度高,单位体积膜有效过滤面积非常大,易于实现分离设备小型化。例如,若膜直径为100μm,体积为0.3m3的组件内,可以容纳5000m2的膜面积,相同体积的卷式膜仅能容纳20m2,平板膜则仅5m2;即使陶瓷中空纤维膜直径更大一些,如1.5~2.5mm,也能轻易地达到1500~1000m2/m3的膜装填面积,远高于单通道管式或多通道管式膜装填密度(<500m2/m3)。

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