相转化法制备凹土基中空纤维陶瓷微滤膜

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摘要：以凹土为膜材料经相转化法制备中空纤维陶瓷微滤膜。在相转化制膜的过程中，研究了空气间隙、芯液流速、驱动压力和外凝固浴的温度对膜孔径和水通量的影响，优化了凹土基中空纤维陶瓷微滤膜的制备工艺参数。结果表明：空气间隙越长，有利于膜外表面中溶剂的挥发以及内表面中溶剂和非溶剂水之间的相互转化，最终使得孔径的增加和纯水通量的提高；内芯液流速对凹土基中空纤维膜的内壁结构以及膜的孔径有重要的影响，内芯液流速越快，孔径和纯水通量随之降低；铸膜液的驱动压力影响铸膜液的流出速度，随着铸膜液驱动压力的增加，孔径均分布在0.38μm，纯水通量随之降低；凝固浴温度对凹土基中空纤维陶瓷微滤膜的影响规律：随着凝固浴的升高，膜内、外表面致密化，因此通量呈现下降的趋势。57252

毕业论文关键词：凹土，中空纤维膜，相转化法，制备过程

Abstract：Palygoskite was used as raw material to prepare hollow fiber membranes by phase inversion. During the preparation process, the effect of distance between the spinneret and water, bore fluid flow rate, pressure of the internal quench medium and coagulating bath temperature to the pore diameter and pure water flux were discussed. As the air gap elongation in favor of the outer surface solvent evaporation and the internal solvent and bore fluid flow exchange, then increase pore diameter and pure water flux. Bore fluid flow rate affects the structure of finger /sponge. As bore fluid flow rate increase, pore size and pure water flux decrease. As pressure of the internal quench medium increase, the average pore size is 0.36 μm and the pure water flux decreased. The coagulating bath temperature is negative for the hollow fiber membrane pore size and flux.

Keywords：attapulgite, hollow fiber membrane, phase inversion, preparation process

1 前言 3

1.1 无机膜 3

1.2 中空纤维膜的制备方法 3

1.3 凹土简介 5

1.4 本文的研究思路及内容 5

2 实验部分 6

2.1 实验原料和仪器 6

2.2 凹土基中空纤维陶瓷微滤膜的制备 6

2.3 膜结构和凹土形貌、晶型的表征 7

3 结果与讨论 8

3.1 空气间隙（干程）对中空纤维膜微结构的影响 8

3.2 内芯液流速对中空纤维膜微结构的影响 10

3.3 驱动压力对膜结构和性能的影响 12

3.4 外凝固浴温度对膜结构和性能的影响 13

结论 15

参考文献 16

致谢 18

1 前言

1.1 无机膜

无机膜是由无机材料制备而成的具有良好的选择透过性的分离膜，主要包括陶瓷膜、金属膜、合金膜、分子筛复合膜、沸石膜以及玻璃膜等。从20世纪40年代开始，无机膜的研究开始逐渐发展。发展至今，无机膜的研究已经划分为三个部分：膜制备、膜应用及膜催化反应[1]。无机膜的应用已经成为目前技术领域的一大开发热点[2]。在石油与石油化工、化学工业高温、高压、强碱、强酸体系中，无机膜以其优异的性能得到了广泛运用，综合起来涉及到液相分离、气体分离以及膜催化反应器三个方面。根据膜结构的不同,可分为致密膜、多孔膜以及复合膜,主要用于高温分离等过程[3-6]。陶瓷膜按形态又可分为：平板膜、管式膜、中空纤维膜[7]，其中中空纤维膜由于单位装填面积高、制造工艺简单、灵活性好等优点而被广泛的关注。目前，商品化的中空纤维膜大多是有机聚合物材料制备而成，且由于各种有机聚合物具有良好的成膜能力、物化性能和经济性等特点，其依然是中空纤维膜研究最热的膜材料；但其应用受到了自身较弱的化学性质、机械及热稳定性的限制。无机膜在这方面具有明显优势，如可耐高温、高压、强酸、强碱等，比如已商品化的Al2O3、TiO2、ZrO2等陶瓷膜。然而，商品化无机膜主要是管式及多通道形式。因此兼具中空纤维膜和陶瓷膜优点的中空纤维陶瓷膜的制备受到重视。