無機膜材料應(yīng)用研究

1、無 機 膜 材 料 研 究 應(yīng) 用 現(xiàn) 狀 及 展 望1.概述 2.現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r3.展望 無 機膜 是 以無機 材料 為 分離介 質(zhì)制成 的具有分離功 能的滲 透膜 。 特點：具 有化 學(xué)穩(wěn) 定 性好 、耐高 溫 、 孔徑分 布 窄和 分離 效率高 等特 點 ， 可用 于氣體分離等。 應(yīng)用：主要涉及 液 相分 離 與 凈 化 ， 氣 體分 離 與凈 化和膜反應(yīng) 器 3 個 方面 。 原理： 篩分原理，吸附原理等。 1.概述 最新趨勢：一是 在多孔 膜研究方 面，納 濾膜 、氣體 分 離膜 和滲 透汽化 膜； 二是多組 分 復(fù)合膜 研究 ; 三是膜改性。 從2008到2012的外文文獻中有32

2、84篇關(guān)于無機膜材料的文章。且呈現(xiàn)出增長趨勢。其研究范圍也在不斷擴展，從傳統(tǒng)無機膜到最新的碳纖維薄膜等。 2.現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r 在這些文獻中碳薄膜材料備受關(guān)注，通過剝離硅酸鹽納米片制備的硅酸鹽薄膜也較為新穎。Carbon nanotube membranes for desalination and water purification: Challenges and opportunities Nano Today (2012) xxx，xx-xxx圖圖1 1 碳納米管薄膜制備模型圖碳納米管薄膜制備模型圖 碳納米管具有高長徑比、大比表面積、納米級內(nèi)徑等特點，可是水分子在碳納米管具

3、有高長徑比、大比表面積、納米級內(nèi)徑等特點，可是水分子在其孔道內(nèi)順利通過。將碳納米管制備成功能化的膜材料，可以更好地被用于吸其孔道內(nèi)順利通過。將碳納米管制備成功能化的膜材料，可以更好地被用于吸附水中的重金屬、氟化物、三氧化二砷和有毒有機物等。附水中的重金屬、氟化物、三氧化二砷和有毒有機物等。2021-12-11圖圖2 季銨鹽改性制備帶正電荷的納米過濾膜季銨鹽改性制備帶正電荷的納米過濾膜圖圖3 硫酸改性制備帶負電荷的納米過濾膜硫酸改性制備帶負電荷的納米過濾膜Science,2011,334, 72-75Kumar Varoon.Dispersible Exfoliated Zeolite Nano

4、sheets and Their Application as a Selective Membrane . 通過剝離硅酸鹽納米片制備的硅酸鹽薄膜已應(yīng)用到很多領(lǐng)域，包括分通過剝離硅酸鹽納米片制備的硅酸鹽薄膜已應(yīng)用到很多領(lǐng)域，包括分子篩膜，膜催化反應(yīng)器，滲透膜，低介電常數(shù)材料等。因為高比表面積的子篩膜，膜催化反應(yīng)器，滲透膜，低介電常數(shù)材料等。因為高比表面積的硅酸鹽納米片具有獨特的堆積和優(yōu)異的加工性，用其制備薄膜受到廣泛關(guān)硅酸鹽納米片具有獨特的堆積和優(yōu)異的加工性，用其制備薄膜受到廣泛關(guān)注。注。硅酸鹽納米片薄膜的制備方法硅酸鹽納米片薄膜的制備方法 氮氣氛圍下，在雙螺桿擠壓機中將前驅(qū)體氮氣氛圍下，在雙

5、螺桿擠壓機中將前驅(qū)體ITQ-1ITQ-1和和MS-1MS-1與與Mw=45000Mw=45000的聚苯乙烯進行熔融共混。的聚苯乙烯進行熔融共混。 將納米片將納米片- -聚苯乙烯納米復(fù)合物溶解、超聲、離心得到硅酸鹽納米片聚苯乙烯納米復(fù)合物溶解、超聲、離心得到硅酸鹽納米片。 這一發(fā)現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)說明說明，該方法能制備出結(jié)構(gòu)完整、分散良好的硅酸鹽納，該方法能制備出結(jié)構(gòu)完整、分散良好的硅酸鹽納米片；并且能利用其制備分子選擇性膜。該剝離、純化、成膜工藝簡米片；并且能利用其制備分子選擇性膜。該剝離、純化、成膜工藝簡單穩(wěn)定，有望大量制備可商業(yè)化的選擇分離膜。單穩(wěn)定，有望大量制備可商業(yè)化的選擇分離膜。應(yīng)用前景應(yīng)用

6、前景 Structural, kinetic and performance characterization of hollow fiber carbon membranes（Journal of Membrane Science 390 391 (2012) 23 31） Xuezhong He等用體脫去乙酰基的醋酸纖維素前驅(qū)的方法制備的空心纖維碳薄膜,通過H2、CO2、O2、N2和CH4的單氣體滲透實驗用來指示研究在碳薄膜分離過程中的運輸機制。圖4 前驅(qū)體和碳薄膜交界處的SEM圖像空心纖維薄膜空心纖維薄膜COCO2 2和和N N2 2的吸附脫附曲線的吸附脫附曲線 圖 5 在298 K時在

7、HFCM-1（）為CO2吸附；（）為CO2脫附；（）為N2吸附）和HFCM-2（）為CO2吸附；（）為CO2脫附；（）為N2吸附）上的平衡吸附等溫線和對應(yīng)于朗格繆爾-弗倫德里希模型的直線。 主要集中于以脫去乙?；拇姿崂w維素為前驅(qū)體合成的空心纖維碳薄膜的制備和表征。氣體吸附和滲透實驗對碳薄膜的微孔結(jié)構(gòu)進行了表征并試圖解釋孔結(jié)構(gòu)和氣體脫附實驗之間的關(guān)系。 圖6 納米銀多壁碳納米管薄膜的合成過程中的原理。Development of nanosilver and multi-walled carbon nanotubes thin-film nanocomposite membrane for enhanced water treatmentJournal of Membrane Science 394 395 (2012) 37 48 Eun-Sik Kim等運用納米銀和多壁碳納米管制備的薄膜是一種新型的薄膜納米復(fù)合材料。3.無機 膜 材 料 的展 望 膜制 備 技術(shù) 的發(fā)展 主要 體 現(xiàn)在 以下 2方 面 ： 一是 在多孔 膜研究方 面 ， 進 一步完 善已商 品化的無 機超 濾和微濾膜 ， 發(fā)展具有分子篩分功能 的納 濾膜 、 氣體 分 離膜 和滲 透汽化 膜 ； 二是在 致密 膜研究 中 ， 超 薄 金屬及其合 金膜 和具 有離子 電子混合 傳