小編給您歸納了未來陶瓷膜領域的發展趨勢將集中在以下幾個方面:進一步提高陶瓷膜材料的分離精度及其分離穩定性,使其在液體分離領域實現納濾級別的連續高效運行,在氣體分離領域實現多組分氣體的高效分離;研制具有大孔徑及高孔隙率的耐高溫陶瓷分離膜材料,使其在資源的高效利用及環境保護等領域實現高溫氣固分離過程的長期穩定運行;實現陶瓷膜表面性質的調控,通過改變其表面親疏水性及荷電性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的應用領域;實現陶瓷膜的低成本化生產,結合構建面向應用過程的膜材料設計與制備方法,解決陶瓷膜推廣應用的瓶頸問題;研制耐強酸強堿等苛刻體系的膜材料,提高膜材料分離性能的穩定性,拓展其在過程工業的應用范圍。
支撐體層的厚度一般約為幾個毫米,孔徑范圍大約在1~10μm;中間過渡層的厚度一般為10~100μm,孔徑范圍常在50~100nm;過濾層(陶瓷分離膜)是很薄的,厚度約為1~10μm,孔徑常在100nm以下陶瓷膜亦可為多層,層數越多,微孔梯度變化愈平緩,其抗熱震性越好,而抗熱性方面優于其他膜。降低過濾層(膜)的厚度,其過濾分離效果可優于高分子膜。陶瓷膜分離技術主要是依據“篩分理論”,根據在一定的膜孔徑范圍內滲透的物質分子直徑不同則滲透率不同,原料液在膜管內或膜外側流動,小分子物質或液體透過膜,大分子物質或固體被膜截留,使流體達到分離、濃縮、純化和環保等目的。陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。
目前制備陶瓷膜的方法主要有固態粒子燒結法、溶膠-凝膠法(Sol-Gel)和化學氣相沉積法(CVD)粒子燒結法是商業化陶瓷膜最常見的制備方法,可通過選擇不同尺寸的粒子以及適當的溫度等來制備不同孔徑的陶瓷膜,但是這種方法使膜在干燥或燒結過程中往往會發生開裂或者起皮現象,而且為制備小孔徑的陶瓷膜,需要使用不同尺寸粒子經多次燒結形成過渡層,工序較為復雜,能耗高。Sol-Gel法是重要的一種制膜方法,但是其制膜液容易滲入支撐體表面的大孔內,因此需要一層或者多層中間過渡層,從而導致膜使用過程中存在較大的阻力;同時支撐體表面的粗糙和大孔結構可使制備的膜層產生缺陷。而CVD法屬于膜孔徑調節的方法,一般適用于調節孔徑較大的膜,對于小孔徑的膜而言容易阻塞孔道,而且一般沉積溫度較高如600°C以上。另外,傳統的制膜方法,都難以建立膜制備過程中控制參數與膜微結構的定量關系,實現膜制備過程的定量控制。因此發展簡單易行的對陶瓷膜孔徑進行精密調節的方法,實現從已知孔徑大小的陶瓷膜出發,得到其他孔徑的陶瓷膜,擴展其應用范圍,具有非常重要的意義。發明內容為了克服現有技術的不足之處,而提出一種對陶瓷膜孔徑進行連續精密調節的方法而無需引入過渡層。技術方案是:一種對陶瓷膜孔徑進行連續精密調節的方法,其具體步驟如下:a將陶瓷分離膜置于原子層沉積儀器反應腔中,抽真空并加熱反應室溫度到250~450°C,使樣品在設定溫度下保持5~30m1n,反應腔內的氣壓為0.01~1Otorr;b首先關閉出氣閥,脈沖金屬源前驅體,時間為0.01~ls,接著保持一段時間0~60s;然后打開出氣閥,脈沖清掃氣,清掃3~15s;再關閉出氣閥,脈沖氧化前驅體0.01~1s,保持一段時間0~60s;最后再打開出氣閥,脈沖清掃氣,清掃3~15s;兩種前驅體的溫度恒定在20~50°C之間;根據具體的需要,重復步驟b,精密調節孔道的大小。優選步驟b中所述的金屬源前驅體為三甲基鋁或異丙醇鈦或四氯化鈦;所述的氧化前驅體為去離子水。優選步驟b中所述的清掃氣為氮氣或氬氣。優選步驟c中所述的重復步驟b的次數為10~2000次;更優選100~2000次。
目前國際上無機陶瓷分離膜的研究主要針對非對稱膜,其研究內容主要集中在以下幾個方面:膜及膜反應器制備工藝的研究、膜過濾與分離機理的研究、多孔質微孔結構的表面改性、無機膜顯微結構及性能的測試與表征其中膜工藝的研究相對較多,且多為MF膜與UF膜,RO膜則較少,制備完好致密無缺陷的RO膜或對RO膜結構性能的測試與表征都是當前的研究熱點和難點課題。陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。
制品形狀和尺寸取決于模具擠出嘴形狀和相關尺寸采用擠壓成型法制備中空纖維膜時,可通過改變陶瓷粉體粒徑和泥料配方組成,尤其添加劑種類和用量,輕易地調控膜的孔結構和孔隙率。還可在擠壓成型過程中通過調節擠出壓力、速率和真空度等工藝參數,以獲得無缺陷、表面光滑、形狀規整的中空纖維陶瓷膜坯體。擠出成型法廣泛用于各種陶瓷材料的制造,技術成熟,適用于大規模工業化生產。但制備的中空纖維陶瓷膜為對稱結構,管壁較厚,用作微濾膜或超濾膜時,滲透通量低。因此,擠壓成型法多用于中空纖維復合陶瓷膜支撐體制備。要獲得高滲透性的復合膜,還需采用合適的方法在中空纖維大孔陶瓷膜支撐體上制備功能膜層。因而,其制備方法與管式復合陶瓷膜類似,過程復雜,需經多次熱處理,周期長,成本高。2.4相轉化法所謂相轉化法制膜,就是制備一定組成的均相聚合物溶液,通過一定的物理方法使溶液中的溶劑與周圍環境中的非溶劑發生傳質交換,改變溶液的熱力學狀態,使其從均相的聚合物溶液發生相分離,最終轉變成一個三維大分子網絡式凝膠結構,該凝膠結構中聚合物是連續相,分散相為聚合物稀相洗脫后留下的孔狀結構。這種相轉化的工藝,既可用于非對稱結構的微濾膜、超濾膜及反滲透膜等的制備,也可適用于對稱結構或非對稱的微孔濾膜制備。相轉化法膜制備工藝始于上世紀六十年代Loeb和其合作者[17]的研究,他們首次采用相轉化法制備了非對稱結構的反滲透膜,從而使聚合物分離膜有了工業應用的價值。
未來陶瓷膜領域的發展趨勢將集中在以下5個方面:(1)進一步提高陶瓷膜材料的分離精度及其分離穩定性,使其在液體分離領域實現納濾級別的連續高效運行,在氣體分離領域實現多組分氣體的高效分離;(2)研制具有大孔徑及高孔隙率的耐高溫陶瓷分離膜材料,使其在資源的高效利用及環境保護等領域實現高溫氣固分離過程的長期穩定運行;(3)實現陶瓷膜表面性質的調控,通過改變其表面親疏水性及荷電性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的應用領域;(4)實現陶瓷膜的低成本化生產,結合構建面向應用過程的膜材料設計與制備方法,解決陶瓷膜推廣應用的瓶頸問題;(5)研制耐強酸強堿等苛刻體系的膜材料,提高膜材料分離性能的穩定性,拓展其在過程工業的應用范圍,多孔陶瓷膜制備技術研究必將進一步引領和推動陶瓷膜技術及產業的發展,進而實現制備技術從理論到應用的轉化,早日攻克困擾陶瓷膜技術發展的熱點及瓶頸性難點,將緩解過程工業面臨的資源,能源與環境的瓶頸壓力陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。
早日攻克困擾陶瓷膜技術發展的熱點及瓶頸性難點,將緩解過程工業面臨的資源、能源與環境的瓶頸壓力陶瓷濾芯陶瓷膜陶瓷膜過濾器。