TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜烧结工艺研究

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摘要：采用低成本天然凹土纳米纤维为膜材料，并添加二氧化钛溶胶颗粒以提高膜的强度，制备高性能的凹土-二氧化钛陶瓷微滤膜，重点考察TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜制备中烧结温度对膜微结构和渗透性能的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，所得陶瓷微滤膜的孔径增大，而孔隙率和比表面积减小，其中500℃所得膜孔隙率达到了60%；在二氧化钛含量为0.25%时，获得了平均孔径为0.16 μm，纯水通量达到了815 L•m-2•h-1•bar-1的陶瓷膜；对平均粒径为40 nm的二氧化钛颗粒具有很好的截留效果，反冲清洗后膜层完整，通量恢复较好。65896

毕业论文关键词：微滤膜，TiO2，纳米凹凸棒石，烧结

Abstract: In this paper, a new microfiltration membrane with a separation layer made of attapulgite nanofibers and TiO2 was fabricated by a dip-coating process on the inner surface of the ɑ–alumina tubular supports. The effects of sintering temperature on the structure and properties of the resulting microfiltration membrane were studied. The increasing sintering temperature made the pore of membrane increased and the porosity and specific area of membrane decreased. When the sintering temperature was 500℃, the porosity of membrane reached 60%. When the content of TiO2 was 0.25%, the average pore size and the pure water flux of ceramic membrane were 0.16 μm and 815 L·m-2·h-1·bar-1, respectively. There was a good rejection on the TiO2 particles with average particle diameter of 40 nm. The membrane was integrity after flushing and the flux had a good recovery.

Keywords: Microfiltration membrane, TiO2, Nano Attapulgite, Sintering

1 前言 3

1.1 陶瓷膜 4

1.2 二氧化钛 4

1.3 凹凸棒石 5

1.4 烧结温度对陶瓷膜的影响 6

1.5 本文的研究目的与内容 6

2 实验部分 6

2.1 实验试剂及仪器 6

2.2 TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜的制备 7

2.3 分析测试方法 8

3 结果与讨论 9

3.1 TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜的烧结性能 9

3.2 烧结温度对TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜微结构的影响 12

3.2.1 烧结温度对膜孔隙率的影响 12

3.2.2 烧结温度对膜孔径及其分布的影响 12

3.3 管状TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜的渗透性能 15

3.4 TiO2-纳米凹凸棒石陶瓷微滤膜对二氧化钛颗粒的分离性能 16

结论 18

参考文献 19

致谢 21

1 前言

1.1 陶瓷膜

陶瓷膜是一种固态膜，最早是在1996年开发并引入市场的，目前开发的陶瓷膜主要有氧化铝质、氧化硅质、氧化钛质、氧化钴质、硅酸铝质、碳化硅质等[1]。陶瓷膜是由无机金属氧化物制备而成的具有高效分离功能的薄膜材料，属于国家重点大力发展的战略新兴产业，是高性能膜材料的重要组成部分[2]。目前在陶瓷膜工业化制备中，最常用的两种制备方法是固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法，分别用来制备孔径大于100nm的微滤膜和孔径小于100nm的超滤膜以及更小孔径的纳滤膜。陶瓷膜具有机械强度高、化学稳定性好、耐酸碱和有机溶剂、耐高温、抗微生物能力强、分离效率高等优点[3-5]。