TiO2-纳米凹凸棒石中空纤维微滤膜制备

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摘要：中空纤维陶瓷膜可以有效提高陶瓷膜的装填面积，且中空纤维陶瓷膜的非对称结构为一次成型所得，与多通道等非对称陶瓷膜相比制备工艺简单，生产成本低。为此，本文采用二氧化钛溶胶包覆的纳米凹凸棒石作为膜材料，通过相转化法制备TiO2-纳米凹凸棒石中空纤维陶瓷微滤膜，探索制备工艺条件对膜形成过程、微结构及性能的影响规律。结果表明：空气间隙越大，有利于溶剂和非溶剂水之间的相互转化，会使得孔径增加和纯水通量提高；内芯液流速越快，孔径和纯水通量降低；纯水通量随铸膜液驱动压力的增加而降低；随着凝固浴温度的升高，会使得通量呈现下降的趋势。凹土基中空纤维微滤膜的机械强度随着温度的升高有明显的改善。66642

毕业论文关键词：二氧化钛，凹土，中空纤维膜，相转化法，烧结

ABSTRACT: Hollow fiber ceramic membrane can effectively improve the loading area of the ceramic membrane, the asymmetric structure of the hollow fiber ceramic membrane as a one-step forming, compared with multi-channel and asymmetric ceramic membrane preparation technology is simple and low production cost. Therefore, this article adopts the titanium dioxide sol-coating nanometer attapulgite as membrane material. TiO2 –attapulgite hollow fiber ceramic microfiltration membrane were prepared by a combined phase-inversion and sintering method. Effects of air gap, extrusion rate of polymer dope, bore fluid rate, coagulation bath temperature, and the sintering temperature on the structure and performance of the resulting membranes were studied extensively., The results show that the air gap, the greater the benefit mutual transformation between solvent and non solvent water, make pore size increased and the pure water flux increase. As bore fluid flow rate increase, pore size and pure water flux decrease.. The pure water flux decreased with increasing of driving pressure casting solution. With the increase of coagulation bath temperature, the pure water flux decrease. The mechanical strength of attapulgite hollow fiber microfiltration membrane increased with the sintering temperature obviously.

Keywords: titanium dioxide, attapulgite, hollow fiber membrane, phase inversion method, sintering

1 前言 1

1.1 中空纤维膜研究进展 1

1.2 中空纤维陶瓷膜的制备方法 2

1.3 中空纤维膜的表征 4

1.4 本文研究目的和内容 5

2 实验部分 5

2.1 实验原料和仪器 5

2.2 实验方法 6

2.3 膜结构、形貌和晶型的表征 7

3 结果与讨论 8

3.1 空气间隙对膜结构和性能的影响 9

3.2 内芯液流速对膜结构和性能的影响 10

3.3 驱动压力对膜结构和性能的影响 11

3.4 外凝固浴的温度对膜结构和性能的影响 12

3.5 不同烧结温度对膜结构和性能的影响 14

结论 19

致谢 23

1 前言

中空纤维膜由于它的制造工艺简单、单位装填面积高、灵活性能好等优点被广泛的应用和关注。目前它的主要商品化产品都是用有机聚合材料制备而得，而这些有机聚合材料本身良好的成膜能力、物化性能和经济性等特征使之成为大家研究的热门材料。但由于在应用过程中受到化学、机械及热稳定性差的限制，这样又促使大家开始在另一种材料方向的研究。因为无机材料在某些方面有优势，比如耐高温、高压、强酸、强碱等方面。因此根据进一步研究又出现了一些商品化的Al2O3、TiO2、ZrO2等陶瓷膜，这些膜在应用过程中表现出了良好的化学稳定性和热力学稳定性。但是，商品化无机膜主要是管式及多通道形式，这导致了它的装填面积较低，应用和制备成本变得较高。所以种种原因引起了研究者对无机中空纤维膜的关注以此来来解决这些矛盾。