Al2O3—SiO2—ZrO2陶瓷复合超滤膜的制备

Al2O3—SiO2—ZrO2陶瓷复合超滤膜的制备
作者：贺俊王跃超
来源：《江苏陶瓷》翁仲2018年第05期

摘要采用溶胶杭州九峰垃圾焚烧厂-凝胶法制备出铝溶胶和硅溶胶，再通过一定的比例混合，制备出稳定的复合溶胶。而后对选好的陶瓷管进行镀膜，制备出性能良好的复合超滤膜。通过SEM分析超滤膜表面有均匀的气孔且孔径分布较窄。本文探讨了化学组成对溶胶性能的影响，PVA的加入量、镀膜次数等对成膜质量的影响。

关键词短路容量溶胶-凝胶法；复合无机膜；配比；成膜质量

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由于陶瓷无机膜具有优良的热稳定、机械、化学稳定等良好性能，可以在高温和酸碱等比较苛刻的条件下使用，近年来得到迅速的发展。已在食品、药物等液体分离领域得到应用，并在高温气体分离、膜催化反应和环境保护等领域有巨大的应用潜力[1]。膜分离技术将成为解决能源、资源和环境污染的重要技术和可持续发展的技术基础。

液基细胞在陶瓷无机膜中，单组分膜已经能够比较好的制备出来，而其中以铝膜的研究制备最为满意。但单组分膜各有缺点，相对于单一模，复合膜能在更苛刻的条件下使用，如普通γ-Al2O3膜在高于600 ℃时，遇酸或碱性介质时易破裂，γ-Al2O3在800 ℃以下时，微观结构是稳定的，但随着温度的升高，出现δ- Al2O3协查通报、θ-Al2O3大报恩寺过渡相，在1 000 ℃左右时会发生γ- Al2O3向α-Al2O3的晶型转变，到1 200 ℃全部转化，这会引起表面化学结构的一些变化，并且伴随7%的体积变化，很容易导致膜孔径的增加和膜的开裂，这表明高温使用时的不稳定性使得氧化铝膜的应用受到一定的限制[2]。而加入SiO2可以抑制这种晶型转化，从而可以减少膜的缺陷，并且引入的SiO2是以无定形形式存在的，它具有丰富的表面改性特性，它能改变Al2O3陶瓷膜的表面性能，从而提高气体的选择透过率，而且加入SiO2能更好地促进膜载体的结合。而加入ZrO2可以改善氧化铝膜的热稳定性，并且在一定程度上ZrO2的加入可以抑制氧化铝的相变，而且高温烧结处理的含氧化锆多孔膜在很宽的PH范围内都有很好的稳定性，所以制备出氧化铝系含氧化硅和氧化锆的复合膜有重要的实际意义。

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