【廣告】
陶瓷膜是無機(jī)膜中的一種,屬于膜分離技術(shù)中的固體膜材料,主要以不同規(guī)格的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦和氧化硅等無機(jī)陶瓷材料作為支撐體,經(jīng)表面涂膜、高溫?zé)贫伞?
陶瓷膜的研究始于20世紀(jì)40年代,其發(fā)展可分為3個(gè)階段:用于鈾的同位素分離的核工業(yè)時(shí)期,以無機(jī)微濾膜和超濾膜為主的液體分離時(shí)期,以及以膜催化反應(yīng)為核心的發(fā)展的時(shí)期。20世紀(jì)80年代初期成功地在法國的奶業(yè)和飲料(葡萄酒、啤酒、蘋果酒)業(yè)推廣應(yīng)用后,陶瓷膜分離技術(shù)和產(chǎn)業(yè)地位逐步確立,
陶瓷膜新產(chǎn)業(yè),將中國膜應(yīng)用領(lǐng)域拓展至高溫、高壓和耐腐蝕環(huán)境,一舉打破了西方的技術(shù),填補(bǔ)了中國在這一領(lǐng)域的空白。 徐南平主持的南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所,成為國際無機(jī)膜學(xué)術(shù)界極為關(guān)注的高水平實(shí)驗(yàn)室之一。他們自主開發(fā)的陶瓷膜裝備能夠在化學(xué)反應(yīng)存在的極端環(huán)境,實(shí)現(xiàn)無清洗狀況下3個(gè)月以上的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,這被認(rèn)為是中國陶瓷膜裝備能夠在連續(xù)化大工業(yè)中應(yīng)用的保證。這些研究成果先后獲得江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、全國化工行業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng),2005年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
堇青石的理論化學(xué)組成為2MgO-2Al2O3-5SiO2,屬于六方晶系、六元環(huán)狀硅酸鹽晶體,因其具有低的熱膨脹系數(shù)和較高的分解溫度,再加上生產(chǎn)成本低、產(chǎn)量大等優(yōu)勢(shì),在開發(fā)陶瓷膜材料方面越來越受到人們的關(guān)注。
擠壓成型法制備堇青石陶瓷膜是以工業(yè)級(jí)的堇青石為原料,制備得到性能優(yōu)異的堇青石管式支撐體陶瓷膜,燒結(jié)溫度在1380℃時(shí)可以制得平均孔徑為8.66μm,開孔率為36.2%,氮?dú)馔繛?.45×104m3/m2.h.bar,熱膨脹系數(shù)為4.34×10-6。
與氧化鋁陶瓷膜相比,堇青石陶瓷膜具有更好的耐強(qiáng)堿腐蝕性能,燒結(jié)溫度更低,可以有效的降低制備成本。
石墨烯又名“單層石墨片”,是指一層密集的、包裹在蜂巢晶體點(diǎn)陣上的碳原子,碳原子排成二維結(jié)構(gòu),與石墨的單原子層類似。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的存在的二維自由態(tài)原子晶體,其理論比表面積高達(dá)2600m2/g,具有突出的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能,因此越來越受到人們的關(guān)注。
研究者采用滴涂法,通過硅氧烷修飾,在陶瓷支撐體上制備出石墨烯-陶瓷復(fù)合膜。硅氧烷修飾后的陶瓷支撐體與氧化石墨烯粘結(jié)緊密,膜表面完整,同時(shí)膜表面具有親水性,通過滲透氣化作用,實(shí)現(xiàn)乙醇/水的選擇性分離。