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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: 2021-10-07 1:12:28 * 浏览: 1

厦门陶瓷分离膜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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化工陶瓷膜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。

柔性生产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。

陶瓷分离膜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)。因而中空纤维陶瓷膜分离效率将比传统构型陶瓷膜有显著提高。2)膜管壁薄,流体渗透通量高。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。

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。如经600次ALD循环沉积氧化铝,膜通量由沉积前的1700L·(m2·h·bar)下降至1lOL·(m2·h·bar)—1,而对BSA的截留率则由沉积前的3%提高至98%,实现了基膜从微滤膜到超滤膜、纳滤膜以至致密膜的转变。(1)孔径调节的精度高。每一次ALD循环,产生的沉积层的厚度在0.1纳米以下,也即膜孔可在优于0.1纳米的精度上减小;(2)孔径调节过程均勻连续。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。

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。