膜分離技術(shù)現(xiàn)狀
半個世紀以來,膜分離完成了從實驗室到大規(guī)模工業(yè)應用的轉(zhuǎn)變,成為一項{gx}節(jié)能的新型分離技術(shù)。1925年以來,差不多每十年就有一項新的膜過程在工業(yè)上得到應用。
由于膜分離技術(shù)本身具有的優(yōu)越性能,故膜過程現(xiàn)在已經(jīng)得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化的今天,產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業(yè)技術(shù)改造中的一項極為重要的新技術(shù)。曾有專家指出:誰掌握了膜技術(shù)誰就掌握了化學工業(yè)的明天。
80年代以來我國膜技術(shù)跨入應用階段,同時也是新膜過程的開發(fā)階段。在這一時期,膜技術(shù)在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域得到了較大規(guī)模的開發(fā)和應用。并且,在這一時期,ggcd科技攻關(guān)項目和自然科學基1金中也都有了膜的課題。
目前,這一潛力巨大的新興行業(yè)正在以蓬勃的激1情挑戰(zhàn)市場,為眾多的企業(yè)帶來了較為顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
發(fā)展趨勢
未來陶瓷膜領(lǐng)域的發(fā)展趨勢將集中在以下5個方面:
1、進一步提高陶瓷膜材料的分離精度及其分離穩(wěn)定性,使其在液體分離領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)納濾級別的連續(xù){gx}運行,在氣體分離領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多組分氣體的{gx}分離;
2、研制具有大孔徑及高孔隙率的耐高溫陶瓷分離膜材料,使其在資源的{gx}利用及環(huán)境保護等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高溫氣固分離過程的長期穩(wěn)定運行;
3、實現(xiàn)陶瓷膜表面性質(zhì)的調(diào)控,通過改變其表面親疏水性及荷電性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的應用領(lǐng)域;
4、實現(xiàn)陶瓷膜的低成本化生產(chǎn),結(jié)合構(gòu)建面向應用過程的膜材料設(shè)計與制備方法,解決陶瓷膜推廣應用的瓶頸問題;
5、研制耐強酸強堿等苛刻體系的膜材料,提高膜材料分離性能的穩(wěn)定性,拓展其在過程工業(yè)的應用范圍
陶瓷膜分離工藝是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程:原料液在膜管內(nèi)高速流動,在壓力驅(qū)動下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜,含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留,從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體,采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對稱復合膜。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的:支撐層(又稱載體層)、過渡層(又稱中間層)、膜層(又稱分離層)。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm,孔隙率為30%~65%,其作用是增加膜的機械強度;中間層的孔徑比支撐層的孔徑小,其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透,厚度約為20~60μm,孔隙率為30%~40%;膜層具有分離功能,孔徑從0.8nm~1μm不等,厚度約為3~10μm,孔隙率為40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小,形成不對稱的結(jié)構(gòu)分布。
陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾(孔徑大于50nm)、超濾(孔徑2~50nm)、納濾(孔徑小于2nm)等種類。進行分離時,在外力的作用下,小分子物質(zhì)透過膜,大分子物質(zhì)被膜截留,從而達到分離、濃縮、純化、去雜、除1菌等目的