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Bauer等人采用碳纖維復(fù)合微濾膜處理鈦白生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)廢水,在操作壓力為0.35MPa,速度4m/s,膜裝填面積為292.8m2時(shí),滲透通量達(dá)55m3/h,可有效的除去廢液中的少量TiO2微粒。
1、無機(jī)膜材料及其制備
1.1 無機(jī)膜材料
無機(jī)膜材料多種多樣,如金屬膜及合金膜,它是以金屬粉末(如Pd或Pd-Ag合金)為原料涂裝成管式模件再通過燒結(jié)而成。玻璃膜則是某種由SiO2、B2O3、Na2O組成的均勻玻璃熔融物通過分相形成兩相,然后在酸中浸制而成的。陶瓷膜有Al2O3膜、ZrO2膜,以其熱穩(wěn)定性最好著稱。碳膜則是通過將非常精細(xì)的炭微粒產(chǎn)生分離層而形成的或通過將石墨膏擠制成管式膜,然后再使精細(xì)微粒沉積在這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)上而制得的。固體氧化物膜是具有離子活度的電解質(zhì)膜,它屬于選擇滲透性膜,其中YSZ、CSZ和MSZ在化學(xué)反應(yīng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
無機(jī)膜催化反應(yīng)的關(guān)鍵是膜材料,其微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及滲透擴(kuò)散性能決定了膜催化反應(yīng)的性能,因此開發(fā)新的無機(jī)膜材料及研究無機(jī)膜的制備技術(shù)一直受到膜科學(xué)工作者極大的重視。
1.2 無機(jī)膜的制備
1.2.1 溶膠——凝膠法
以金屬醇鹽及其化合物為原料,在一定介質(zhì)和催化劑存在的條件下,進(jìn)行水解一縮聚反應(yīng),使溶液由溶膠變成凝,膠,再經(jīng)干燥、熱處理而得到合成材料。溶膠一凝膠法制備Al2O3膜、SiO2膜、TiO2膜、ZrO2膜的研究已屢見報(bào)道。
1.2.2 化學(xué)提取法(刺蝕法)
將制膜固體原材料進(jìn)行某種處理,使之產(chǎn)生相分離,然后用化學(xué)試劑(刻蝕劑)處理,使其中的某一相在刻蝕劑的作用下,溶解提取,即可形成具有多孔結(jié)構(gòu)的無機(jī)膜。
1.2.3 化學(xué)氣相沉積法(CVD)
化學(xué)氣相沉積法是在遠(yuǎn)高于熱力學(xué)計(jì)算臨界反應(yīng)溫度條件下,反應(yīng)產(chǎn)物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓,然后自動(dòng)凝聚形成大量的晶核,這些晶核長(zhǎng)大聚集成顆粒后,沉積吸附在基體材料上,即制得無機(jī)膜。
1.2.4 噴霧熱分解法(SP法)
噴霧熱分解法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中,此時(shí)立即引起溶劑的蒸發(fā)和金屬鹽的熱分解,隨后因過飽和而析出固相粒子并吸附在載體上,沉積成金屬膜或合金膜。
除了以上提到的制備方法外,制備無機(jī)膜的方法還有:分子篩炭膜法、原位合成法、水熱晶化法、復(fù)合法、涂敷蒸氣相法、電化學(xué)蒸發(fā)凝聚法、無電鍍法、浮游催化法、金屬有機(jī)化學(xué)沉積法、涂層法等等。
2、無機(jī)分離膜的應(yīng)用
2.1 在固液分離中的應(yīng)用
2.1.1 化工生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用
無機(jī)膜優(yōu)異的材料性能使得其應(yīng)用范圍十分的廣泛,尤其是在石油與石油化工、化學(xué)工業(yè)等高溫、高壓、有機(jī)溶劑和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿體系,表現(xiàn)出有機(jī)膜所不具備的功能。
無機(jī)膜在食品工業(yè)也有廣泛的應(yīng)用,先后用于牛奶、果酒、飲料、白酒、飲用水等的除菌過濾,效果顯著,其特別之處在于可以采用蒸汽對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行消毒,使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。采用孔徑1-1.5μm的微濾膜脫除低脂牛奶中的細(xì)菌,效率達(dá)99.6%,該工藝生產(chǎn)的牛奶其低溫保存期遠(yuǎn)長(zhǎng)于未處理的6-8天。
2.1.2 水處理中的應(yīng)用
無機(jī)膜可以在苛刻的條件下進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的分離操作,特別適合工業(yè)廢水處理。目前無機(jī)膜主要用于含油廢,水、化工及石化廢水、造紙和紡織廢水、生活污水及放射性廢水的處理。陶瓷膜在水處理、紡織工業(yè)廢堿液回收、硫酸法鈦白粉廢水處理、廢油的高溫超濾回收等領(lǐng)域中都已開始投入應(yīng)用。