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高渗透选择性陶瓷膜制备技术研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-06-23 19:39:34 * 浏览: 33
高渗透选择性陶瓷膜制备技术研究渗透选择性主要取决于膜孔径及其分布。微滤,超滤等陶瓷膜制备技术逐渐成熟。近年来,研究主要在两个方向发展。大孔径陶瓷膜材料用于高温气体除尘,另一方面,开发用于纳滤过程甚至气体分离的小孔径陶瓷膜材料。使用溶胶 - 凝胶技术研究赤峰陶瓷纳滤膜已取得更多进展。 1溶胶 - 凝胶技术溶胶 - 凝胶技术主要通过调整材料尺寸来控制陶瓷分离层的分离精度。溶胶 - 凝胶法可制备平均粒径为几百纳米至几纳米的溶胶,所得膜层孔径小,孔径分布窄,适用于高渗透性超滤膜和纳滤膜的制备选择性。 DAS等使用平均粒径为30至40nm的颗粒溶胶,在孔径为0.1至0.7μM的载体和100%的埃希氏菌制备平均孔径为10nm的Al 2 O 3超滤膜。可以去除水体中的大肠杆菌。 MAnjuMOl等。通过颗粒溶胶路线制备平均孔径为5nm的TiO2超滤膜,平均粒径为11nm的BSA的截留率高达98%。通过聚合溶胶途径制备的VA-CASSy和其它ZrO2超滤膜对蔗糖(MW = 342g·MOl-1)的保留率为54%,对于维生素B12(MW = 1355g·MOl-1)保留率为73%。 。范素等。采用溶胶 - 凝胶法在多道α-Al2O3载体上制备了TiO2超滤膜,平均孔径为200nm。葡聚糖的截留分子量为9000 DA,染料为“直接黑”(MW = 909g·MOl-1),退浆废水中聚乙烯醇(MW = 70000g·MOl-1)的截留率均高于99%。另外,控制超滤膜的焙烧温度可以有效地控制超滤膜的分离精度,使其适用于不同的分离和浓缩系统。采用粒子溶胶法制备ZrO2超滤膜。膜的烧结温度从1100℃降低到500℃。膜的最多孔孔径从50nm减小到20nm。分离精度随温度的降低而增加。赤峰陶瓷纳滤膜具有较高的分离精度,可用于低聚糖,染料,多价离子等的选择性分离。 TSuru等人。采用聚合溶胶法制备了平均孔径为0.7~5nm的TiO2纳滤膜。 PEg的截留分子量为500-2000DA,截留分子量为800DA的Mg2 +的截留率为88%。棉子糖的保留率(MW = 504g·MOl-1)为99%。 Benfer等。使用正丙醇锆作为前体,使用聚合溶胶路线制备ZrO2纳滤膜。染料“直接红”(MW = 990.8g·MOl-1)的排斥率为99.2%。 TSuru等人。在平均孔径约1μM的α-Al 2 O 3载体上制备平均孔径为1.2nm的TiO2膜,截留分子量为600DA,nACl的截留率为60% 。齐红等人通过聚合溶胶路线制备平均粒径为1.2nm的TiO 2溶胶。制备的TiO2纳滤膜的分子量截止值为890 DA,分别达到0.025MOl·l-1的CA2 +和Mg2 +溶液的离子截留率。 96.5%和98%(Ph = 4.0,5×105 PA)。 TSuru等人。采用颗粒溶胶法制备了一系列粒径分布不同的SiO2-ZrO2复合溶胶,制备了平均孔径为9,1.6,1.0nm的SiO2-ZrO2复合薄膜。溶胶粒径越小,膜尺寸越小。平均孔径越小。通过聚合溶胶路线制备AuST和其他TiO2-ZrO2复合纳滤膜。通过调节钛 - 锆前驱体的比例,制备了具有不同分离精度的纳滤膜。 rej染料“直接红”的比率大于95%,相与纯TiO2和ZrO2纳滤膜相比,具有较高的相变温度和热稳定性。 2改性技术通过溶胶 - 凝胶法制备小孔径超滤膜已经商业化。为了进一步提高膜的渗透和分离性能,研究人员还研究了减少陶瓷膜孔径和改善孔径分布的改性技术。陶瓷膜的改性可以通过化学气相沉积,超临界流体沉积,原子层沉积和表面接枝来进行。这些调节孔的方法不仅可以修复可能的大孔缺陷,提高膜的稳定性,还可以进一步减小膜的孔径,提高膜的分离精度。 1化学气相沉积改性陶瓷膜孔径化学气相沉积(CVD)沉积氧化硅或金属氧化物在多孔基体表面,改善陶瓷膜的孔结构和渗透性是一种非常有效的手段。 lABrOPOulOS等。通过循环CVD在573K下成功地将SiO 2膜的平均孔径从最初的1nm减小到0.56nm。林等人。通过CVD法改性平均孔径为4nm的γ-Al2O3陶瓷膜,制备厚度约1.5μM,孔径范围为0.4-0.6nm的SiO2膜。通过CVD在多孔石英玻璃上沉积硅烷化的四氯化硅溶液,并且改性多孔玻璃的孔径从最初的4.4nm减小到2nm。 CVD方法通常需要在高温真空环境中进行,并且需要前体的一定挥发性,这仍然处于许多实验室的基础研究阶段。 2超临界流体沉积技术改性陶瓷膜孔径超临界流体沉积(SuPerCriTiCAlfluiDDePOSiTiOn,SCfD)技术是一种超临界流体作为溶剂(如SC-CO2),携带陶瓷前体沉积在多孔陶瓷的孔隙中,是一种改性路线陶瓷膜。通过降低压力,陶瓷前体在超临界流体中的溶解度降低并沉积在孔中,从而减小陶瓷基质的孔径。 TATSuDA使用四氯化钛(TTiP)作为前体来改性介孔二氧化硅中的TiO2颗粒。结果表明,当SC-CO2用作溶剂时,TTiP可以渗透到平均孔径为3-7nm的介孔氧化物中。在硅材料中,通道减少。 BrAS-Seur等。提出使用超临界异丙醇作为溶剂在氧化铝基底上沉积钛醇盐前体。氧化铝基底的孔径从110nm减小到5nm。基于孔径变化的WAng等动力学方程,超临界溶液相平衡模型和经典成核理论建立了描述超临界流体入渗过程的数学模型,并通过实验缩小了α-Al2O3的孔径分布范围。平均孔径从110nm减小到80nm。 3用于孔径改变的其他新技术原子层沉积(AlD)是一种方法,其中物质可以以单原子膜的形式逐层沉积在基板的表面上。李等人。通过原子层将氧化铝层沉积在具有平均孔径的50nm衬底上,并通过控制原子层沉积的数量来控制膜的平均孔径。在600次沉积后,BSA的排斥从9%增加到97.1%。目前,表面接枝技术用于调整膜材料的表面性质。对于孔径较小的膜,接枝过程也会改变膜的孔结构,以达到减小孔径的目的。陶瓷膜的表面通常吸附水以形成羟基,并且可以通过接枝有机硅烷在中孔膜的表面上改性有机分子层。通过调节接枝分子和官能团的链长来实现调节孔径的目的,以获得满足变化的特殊表面性质需要。 SAh等人。发现接枝三甲基氯硅烷使多孔基质材料的孔径从3nm减小到2nm。 fAiBiSh等通过两步反应将PVP接枝到赤峰陶瓷超滤膜上,并且改性膜的膜孔径减小了25%至28%,从而提高了膜保留性能。因此,为了制备高渗透性选择性陶瓷膜,必须努力通过改性技术减小膜颗粒的尺寸并进一步减小孔径,并获得具有较窄孔径分布的陶瓷膜,从而实现更精细的分离精度。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器