2。3。2 涂膜 11

2。3。3 多通道凹土微滤膜的干燥与烧结 12

2。4 分析方法 12

2。4。1膜厚及孔径分布测定 12

2。4。2纯水通量的测定 12

2。4。3膜的表面形貌分析 12

3 结果与讨论 12

3。1 涂膜时间对多通道凹土微滤膜结构及性能的影响 12

3。2 多通道凹土微滤膜形貌分析 14

3。3 多通道凹土微滤膜的渗透性能 15

3。4 多通道凹土微滤膜在纤维素酶发酵液澄清中的应用 16

结论 19

参考文献 20

致谢 23

1 前言

1。1 凹凸棒石黏土结构

凹凸棒石粘土，简称凹土，是一种含水富镁铝硅酸盐稀有黏土矿物。我国自 1976 年在江苏六合小盘山首次发现凹土矿之后，相继在江苏、辽宁等 14 个省区发现凹土矿，资源非常丰富[1]。江苏省盱眙县凹土储量超全国凹土储量的一半，是“中国凹土之都[2]”。

凹土呈致密块状，土质细腻。原凹土颜色为白色、灰绿色、浅褐色，分离提纯后呈白色。将凹土与水混合后得到的胶体具有粘性和可塑性。

凹土的理想晶体模型是短径的二八面体和长径的三八面体。短径的二八面体具有吸附性能，长径的三八面体具有胶体性能。Brandley W F[3]建立了凹土的理想晶体模型 ( 如图 1-1 ) ，其理想化学式为Mg5(Si4O10)2(OH)2(H2O)·4H2O。

凹土理想晶体模型

Fig 1-1 Ideal crystal model of Palygorskite[3]

凹土在电子显微镜观察下可以看到为毛发状、棒晶状和纤维聚集体等[4]。从凹土的显微结构 ( 图 1-2 ) 能够看出，凹土的棒晶结构具有成为纳米纤维陶瓷膜分离层的先决条件，即它的晶体结构呈针状、棒状或纤维状，直径在 0。05-0。15 μm之间，长度在 0。5-5 μm之间，属于典型的一维纳米纤维。

图 1-2高纯凹土显微结构

Fig 1-2 The SEM of Palygorskite nanofibers

1。1。1 凹土的性能及应用

( 1 ) 吸附性能

凹土的吸附原理包括物理和化学吸附。物理吸附原理是通过范德华力将物质吸附在凹土表面；化学吸附原理主要包括以下两点[5]：① 不平衡的电荷所引起的吸附；② Si-O-Si 中断裂的硅氧键与被吸附物质形成共价键，由此产生的吸附。论文网

( 2 ) 流变性能

凹土以其独特的电荷的分布，表现出较好的胶体性和流变性。当凹土遇到水或者其他极性溶液时，迅速溶胀并解散，形成单体纤维或者小的纤维束，无规则地分散在溶液之中，形成互相制约的纤维网络，这种高粘度、稳定的悬浮液具有流变性能[6]。

1。1。2 凹土纳米纤维提纯

原始采集的凹土( 原凹土 ) 带有较多的杂质，含水量较高，杂质与凹土纳米纤维团聚在一起，阻碍了凹土的性能研究，因此需要对原凹土进行分离提纯。凹土纳米纤维的分离提纯方法包括离心分离、膜层过滤、超声分散等，分离提纯效果如表 1-1 所示。

表 1-1 凹土纳米纤维的分离提纯

研究员 分离纯化方法