1。3。1 陶瓷微滤膜的制备方法
陶瓷膜的制备的方法有很多,目前主要的制备方法有下面几种。
(1)固态粒子烧结法[20]
固态例子烧结法,即悬浮粒子法,主要用于制备陶瓷支撑体及微滤膜。这一方法继承了传统陶瓷的制造工艺,过程简单易操作:首先把固体颗粒磨成细小粉粒,再和粘结剂与造孔剂混合均匀,制成生坯,最后高温干燥然后烧结。在此过程中,研磨的颗粒大小,粘结剂,烧结时的温度上升速度及其最终的温度都会在一定程度上影响着孔径和膜结构。制备陶瓷支撑体及微滤膜的过程为:固体微小颗粒与分散介质混合形成较稳定的悬浮液,采用浸浆法对支撑体涂膜,固体颗粒堆积在支撑体表面,最后高温烧结制成膜[21]。
(2)溶胶凝胶法[20]
这种方法所制备的膜孔径小且孔径分布窄,而且可以通过引入其他组分制成复合膜,另外可以通过其他的涂覆方法对其进行改性。所以,溶胶凝胶法被认为是最有效的制膜法。其制备过程为:把金属醇盐或者无机盐溶解于有机溶剂,水解脱醇,再经加酸胶溶,之后低温干燥得到凝胶,最后进行干燥成膜。
氧化铝本身具备良好的特性,比方说化学稳定性好,易清洗,耐微生物腐蚀以及其操作简单易控制,所以现已成为膜材料的研究重点,广泛用于制备微滤膜。
1。3。2 陶瓷微滤膜的改性文献综述
陶瓷膜的表面改性指把纳米功能材料在一定的方法下均匀涂制在陶瓷膜表面,从而得到性质改善的膜,使其除了具备膜过滤功能还具有其他涂制材料的功能。可以从(1)将纳米颗粒涂至膜表面,改变膜孔径的分布,从而提高截留率;(2)将纳米微粒负载于膜表面,用来改变膜表面的亲,疏水性,进而对膜通量,污染情况等产生影响;(3)添加金属氧化物,使膜表面具有催化作用,等方面的思路对膜进行改性。对于膜改性的方法,通常有两种:电泳沉积法[22],层层涂覆法[23]。电泳沉积指悬浮液中带有电荷的纳米粒子受到外加电场作用而产生定向移动,沉积并且均匀地分散于膜表面。层层涂覆指使用粘结剂把纳米粒子涂于膜表面,重复涂覆以获得多层,烧干后得到改性了的微滤陶瓷膜。
我国的污水排放量很大,含油废水占大部分。含油废水在环境中自然降解不仅需要相当长的时间而且十分破坏环境,所以必须对其进行处理[24],达标后才能排放。膜分离技术以其独特的技术优势被广泛采用。陶瓷微滤膜表面具有亲水性,但在对废油的处理过程中,易堵塞膜孔而造成渗透通量下降,不利于处理废水。高能文等利用HDMS,选用尽渍方法,对膜表面改性,使膜表面有疏水亲油性。研究发现,本法有利于油的渗透通量提高以及水的截留率的提高。
石季军等通过对陶瓷微滤膜改性研究其对于金色葡萄球菌的杀伤效果。通过用ZrO2纳米晶对陶瓷微滤膜修饰,在用抗菌剂银系附在ZrO2的纳米晶涂层,使得膜孔径变小且含银的纳米晶粒大小不同。加银改性后,粉体润湿性提高,在0。5 mol%的银掺入量时效果最佳。实验显示,改性后的微滤膜,在平均孔径为3。15 µm时该菌的杀伤效果较好[25]。
由于陶瓷纤维制备的膜空隙率高,故而膜的渗透通量大大提高,不过膜的机械强度有所降低。基于这一原因,研究人员向其中加入粘结剂及纳米级金属氧化物来加强其机械强度。吴立剑等选择成本较低的凹土纤维为材料,向其中加入TiO2以提高膜的机械强度。实验采用浸浆法这一涂膜技术,在氧化铝微滤膜支撑体上制备微滤膜。研究发现,TiO2颗粒可有效加强了凹土纤维之间颈部连接;在TiO2的量不超过1 %时,微滤膜强度得到提高,超过1 %则膜强度变弱;实验考察了凹土-二氧化钛的微滤膜的自清洁性能,TiO2的加入对甲基橙的讲解起着促进的作用,降解率可从70 %升高到88。1 %,其恢复率也有较大的提高。