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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

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2021-10-01 2:00:56 * 浏览: 1

含油废水处理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。

ald中空纤维膜管壁薄(100~500μm),因而可减小膜渗透阻力和缩短渗透路径,提高流体渗透通量此外,膜壁厚度远小于传统的管式和平板陶瓷膜(3~5mm),可大大节省微粉原料。3)应用灵活性好。中空纤维膜可根据实际应用需要采取内压式或外压式两种不同过滤方式。2中空纤维陶瓷膜的制备方法2.1模板法模板法是以有机聚合物中空纤维(如聚丙烯和聚偏氟乙烯中空纤维等)或活化碳纤维为模板,先将经过预处理的模板浸入预先制备的稳定氧化物先驱体溶胶中,通过浸渍涂覆法,在纤维模板表面形成一层凝胶层,然后经干燥和高温烧成获得中空纤维陶瓷膜。采用有机模板法制备中空纤维陶瓷膜时,根据模板微观结构的不同,可形成对称或非对称结构中空纤维陶瓷膜,如图1(a)和(b)所示,为分别采用对称结构的聚丙烯和非对称结构的聚偏氟乙烯中空纤维为模板时制备的TiO2中空纤维膜微观结构。可以预见,非对称结构的形成将有助于降低膜的渗透阻力和提高膜渗透性。但模板法制备中空纤维陶瓷膜,需要预先采用金属醇盐制备稳定的聚合物溶胶,并往往需要经多次涂覆才能获得合适厚度的凝胶层,工艺过程复杂,制备的膜易开裂和变形,不适合大规模生产,主要用于实验室中空纤维膜制备。2.2静电纺丝法静电纺丝法是在高压静电作用下,使金属醇盐聚合物溶胶通过带内插管的中空针状纺丝头流出而成型,并通过注射芯液形成中空结构。采用该法制备TiO2纳米中空纤维的纺丝装置和过程示意图如图2(a)所示,图2(b)和(c)分别为制备的TiO2纳米中空纤维的TEM和SEM微观结构图。该法的优点是可连续成型,因而适用于大批量陶瓷中空纤维制备。

厦门陶瓷纳滤膜价格其中无机膜中以陶瓷膜为主导,具有有机膜无法比拟的优点,在水处理中已部分取代了有机膜的位置无机膜技术的发展很快,尤其是自20世纪90年代后,无机膜技术的发展更为迅速,年增长率达到30%~35%,其中陶瓷膜占80%左右。结构及过滤原理陶瓷膜也称CT膜,是固态膜的一种,是以多孔陶瓷为载体支持体、以微孔陶瓷膜为过滤层的陶瓷质过滤分离材料,主要材质是Al2O3、ZrO2、TiO2和SiO2等无机材料,呈管状及多通道状,管壁密布微孔,其孔径为0.004~15μm。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。

硫酸粘杆菌过滤ALD在陶瓷膜上产生的沉积层厚度可通过改变循环次数来均勻连续的控制,得到孔径介于基膜和致密膜之间的任意孔径;(3)操作简单方便原子层沉积反应前,不需对基膜进行预处理;而沉积过程中各步反应均在腔体中进行,可自动控制,不需要人工干预,而且沉积结束后不需后处理,可直接使用;(4)工艺绿色无污染。ALD对陶瓷膜的孔径调节过程不使用有机溶剂,多余前驱体或副产物可回收,没有“三废”排放。陶瓷滤芯陶瓷膜陶瓷膜过滤器。

厦门生物陶瓷膜陶瓷膜的研究始于20世纪40年代,由于其可塑性差、价格昂贵等缺点,长期以来发展缓慢70年代末,法国和美国相继以铀的浓缩为目的,研制和开发了非对称无机分离膜,首次将无机膜引入分离领域;80年代有了重大发展,多层、多通道的无机膜开发成功并走向商业化,在食品及生物工程中成功地用于液相体系的分离;90年代后期,无机膜的用途扩展到水的过滤、环境保护中废水处理和贵重材料的回收、制造工业过滤等方面。国外多孔陶瓷材料的研究和开发已有80余年历史,应用也有近30年历史,其产品的产业化、商业化程度已达到较高的水平,产品的技术水平也有了很大提高。目前国外已有专业的多孔陶瓷材料及陶瓷膜材料生产厂家300余家,其中美国、日本、法国等国家在陶瓷膜的开发和应用方面发展极为迅速。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。

经过多年的发展,现已形成以固态粒子烧结技术、溶胶-凝胶技术等传统陶瓷膜制备技术为基础,造孔剂法、模板剂法、修饰技术等陶瓷膜制备新技术蓬勃发展的新态势这些方法互相借鉴互相融合,对提高膜性能,降低膜的制造成本起到了促进作用,在很大程度上也进一步促进了对膜制备过程的定量控制,正因为如此,陶瓷膜制备技术已从经验为主推进到定量控制的水平,推动了陶瓷膜产品的工业化发展。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。

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