膜的制备与应用

陶瓷膜的制备与应用及膜别离技术简析1.无机膜材料种类无机膜致密膜微孔膜Pd及Pd合金膜Ag膜ZrO2膜多孔金属膜陶瓷膜分子筛膜Al2O3膜SiO2膜〔玻璃膜〕ZrO2膜TiO22.无机膜优点〔与有机膜比照〕热稳定性好，耐高温，一般可以在400℃下使用，最高可达800℃以上,不老化、寿命长。化学稳定性好，耐有机溶剂，耐酸碱，抗微生物侵蚀。机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗。净化操作简单、迅速，价格廉价，保存方便。孔径分布窄，别离效率高。3.无机膜缺点生产本钱高，制造技术难度大。无机膜易发脆，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。膜器安装因密封的缘故，使其性能不能得到充分利用。4.商品化无机膜的几何结构平板型：主要用于小规模的工业生产和实验室实验；管型：适合于组装成别离元件或膜反响器；多通道型〔蜂窝型〕：结构的单位体积膜面积大，被更多地工业过程采用。5.基质膜制备方法固态烧结法〔SinteringMethod〕相别离-沥取法〔PhaseSeperation-leaching〕阳极氧化法〔Anodicoxidation〕溶胶-凝胶法〔Sol-Gel〕薄膜沉积法〔Thin-FilmDeposition〕6.固态烧结法〔SinteringMethod〕将细微颗粒及超细颗粒〔0.1-1μm〕与适当溶剂混合制成的成型生坯，在高温〔1000-1600℃〕下进行烧结处理。特点：成熟，易于工业化，可同时制取多层不对称的微孔膜。7.相别离-沥取法〔PhaseSeperation-leaching〕8.阳极氧化法〔Anodicoxidation〕以高纯度的金属铝箔为阳极，并使一侧面与酸性电解质溶液〔如草酸、硫酸、磷酸〕接触，通过电解作用在此外表上形成微孔氧化铝膜，然后用适当方法除去未被氧化的铝基体和阻挡层，便得到孔径均匀，孔道与膜平面垂直的微孔Al2O3膜。9.溶胶-凝胶法〔Sol-Gel〕1984年由荷兰Twente大学首先开发此项技术，并成功地制备了Al2O3膜，继而美国、法国、日本开始此项技术研究。Sol-Gel法从技术上又可细分为分子聚合发〔PolymerizationofMolecularUnits,PMU〕和胶溶法〔DestabilizationofColliodSolutions，DCS〕10.11.薄膜沉积法〔Thin-FilmDeposition〕薄膜沉积法借鉴传统物理镀膜方法，如在无线电材料中的SiO2单晶膜。以多孔质过渡金属或其合金，可利用沉积技术，如溅射〔Sputtering〕,离子镀〔IonPlating〕，金属镀〔MetalPlating〕或化学气相沉积〔CVD〕等方法制得多孔质陶瓷膜及玻璃膜。一般来说，CVD等方法只适合与制顶层功能别离膜，不适合制基质膜。12.无机膜的主要应用液相别离〔LiquidPhaseSeparation〕气体别离〔GasSeparation〕膜反响器〔MembraneReactor〕功能器件〔FunctionDevicesFD〕其他13.液相别离〔LiquidPhaseSeparation〕海水淡化饮料除菌污水处理药物萃取水中的油分的浓缩14.气体别离〔GasSeparation〕空气别离出氧气或惰性气体天然气的脱水高温气体别离15.膜反响器〔MembraneReactor〕定义：具有选择性透过膜，并能同时进行反响和别离的反响器。例：用Al2O3膜可以是蔗糖转化成普糖糖的转化率从50%增至100%惰性膜反响器〔多为多孔陶瓷或多孔玻璃〕催化膜反响器〔具有催化和别离双重功能〕16.膜反响器优越性对平衡限制的反响，膜反响器能够移动化学平衡，大大提高反响的转化率膜反响器有可能大大提高反响的选择性较低温度下，即可得较高转化率可能使产物别离、反响物净化及化学反响等几个单元在一个膜反响器中进行，大大节省投资。由于能使反响在较低温度和压力下操作，节约能源17.18.膜别离的根本流程图19.膜别离技术20.膜别离种类微滤〔microfiltration〕0.2-1mm超滤〔ultrafiltration〕5nm-0.2mm纳滤〔nanofiltration〕0.5-5nm反渗透〔reverseosmosis〕0.2-0.3nm21.微滤(microfiltration)微滤〔MF〕又称微孔过滤，它属于精密过滤，其根本原理是筛孔别离过程。0.2-1mm22.超滤超滤〔UF〕是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在5nm-0.2mm分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、别离、浓缩的膜别离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜外表时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，到达溶液的净化、别离、浓缩的目的。23.纳滤〔nanofiltration〕纳滤〔NF〕是介于超滤与反渗透之间的一种膜别离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米(0.5-5nm)，因此称纳滤。24.反渗透〔rev