膜的制備與應用知識分享

1、膜的制備與應用無機膜優(yōu)點（與有機膜對比）v熱穩(wěn)定性好，耐高溫，一般可以在400下使用，最高可達800以上,不老化、壽命長。v化學穩(wěn)定性好，耐有機溶劑，耐酸堿，抗微生物侵蝕。v機械強度大，擔載無機膜可承受幾十個大氣壓的外壓，并可反向沖洗。v凈化操作簡單、迅速，價格便宜，保存方便。v孔徑分布窄，分離效率高。無機膜缺點v生產成本高，制造技術難度大。v無機膜易發(fā)脆，給膜的成型加工及組件裝備帶來一定的困難。v膜器安裝因密封的緣故，使其性能不能得到充分利用。商品化無機膜的幾何結構 v平板型：主要用于小規(guī)模的工業(yè)生產和實驗室實驗；v管型：適合于組裝成分離元件或膜反應器；v多通道型（蜂窩型）：結構的單位體積膜

2、面積大，被更多地工業(yè)過程采用。 基質膜制備方法v固態(tài)燒結法（Sintering Method） v相分離-瀝取法（Phase Seperation-leaching）v陽極氧化法（Anodic oxidation）v溶膠-凝膠法（Sol-Gel）v薄膜沉積法（Thin-Film Deposition）固態(tài)燒結法（Sintering Method）v將細微顆粒及超細顆粒（0.1-1m）與適當溶劑混合制成的成型生坯，在高溫（1000-1600）下進行燒結處理。v特點：成熟，易于工業(yè)化，可同時制取多層不對稱的微孔膜。相分離-瀝取法（Phase Seperation-leaching）陽極氧化法（An

3、odic oxidation）v以高純度的金屬鋁箔為陽極，并使一側面與酸性電解質溶液（如草酸、硫酸、磷酸）接觸，通過電解作用在此表面上形成微孔氧化鋁膜，然后用適當方法除去未被氧化的鋁基體和阻擋層，便得到孔徑均勻，孔道與膜平面垂直的微孔Al2O3膜。溶膠-凝膠法（Sol-Gel）v1984年由荷蘭Twente大學首先開發(fā)此項技術，并成功地制備了Al2O3膜，繼而美國、法國 、日本開始此項技術研究。 Sol-Gel法從技術上又可細分為分子聚合發(fā)（Polymerization of Molecular Units, PMU）和膠溶法（Destabilization of Colliod Soluti

4、ons，DCS）薄膜沉積法（Thin-Film Deposition）v薄膜沉積法借鑒傳統(tǒng)物理鍍膜方法，如在無線電材料中的SiO2單晶膜。以多孔質過渡金屬或其合金，可利用沉積技術，如濺射（Sputtering）,離子鍍（Ion Plating），金屬鍍（Metal Plating）或化學氣相沉積（CVD）等方法制得多孔質陶瓷膜及玻璃膜。一般來說，CVD等方法只適合與制頂層功能分離膜，不適合制基質膜。無機膜的主要應用v液相分離（Liquid Phase Separation）v氣體分離（Gas Separation）v膜反應器（Membrane Reactor）v功能器件（Function De

5、vices FD）v其他液相分離（Liquid Phase Separation）v海水淡化v飲料除菌v污水處理v藥物萃取v水中的油分的濃縮氣體分離（Gas Separation）v空氣分離出氧氣或惰性氣體v天然氣的脫水v高溫氣體分離膜反應器（Membrane Reactor）v定義：具有選擇性透過膜，并能同時進行反應和分離的反應器。v例：用Al2O3膜可以是蔗糖轉化成普糖糖的轉化率從50%增至100%v惰性膜反應器（多為多孔陶瓷或多孔玻璃）v催化膜反應器（具有催化和分離雙重功能）膜反應器優(yōu)越性v對平衡限制的反應，膜反應器能夠移動化學平衡，大大提高反應的轉化率v膜反應器有可能大大提高反應的選擇

6、性v較低溫度下，即可得較高轉化率v可能使產物分離、反應物凈化及化學反應等幾個單元在一個膜反應器中進行，大大節(jié)省投資。v由于能使反應在較低溫度和壓力下操作，節(jié)約能源膜分離的基本流程圖膜分離技術膜分離種類v微濾（微濾（microfiltration ） 0.2-1 mm v超濾（超濾（ultrafiltration ）5 nm-0.2mm v納濾（納濾（nanofiltration ） 0.5-5 nm v反滲透（反滲透（reverse osmosis ） 0.2-0.3nm微濾(microfiltration )v微濾（MF） 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。0.2-1

7、mm 超濾超濾v超濾（UF） 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在5 nm-0.2mm 分子量之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。納濾（納濾（nanofiltration ）v納濾（NF） 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 其截留分子量在801000的范圍內，孔徑為幾納米( 0.5-5 nm )，因此稱納濾。反滲透（反滲透（reverse osmosis ）v反滲透（RO） 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，