【廣告】
對新型陶瓷膜材料的研究,目前主要集中在2方面。人工合成陶瓷膜材料:主要有碳化硅、莫來石、堇青石、石墨烯和陶瓷纖維等。天然陶瓷膜材料:主要有天然沸石、粉煤灰、高嶺土和凹凸棒土等。人工合成陶瓷膜材料:
碳化硅具有強(qiáng)度高、導(dǎo)熱率高、耐腐蝕和防氧化等優(yōu)點,在苛刻的條件下可以保持良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,并且價格低廉,是開發(fā)陶瓷膜材料的選擇之一。SiC陶瓷膜制備方法主要有擠出成型法和流延成型法。
擠出成型法是以SiC為骨料,制成管狀碳化硅支撐體,平均孔徑為2.43μm,孔隙率為43.4%,氣體通量達(dá)到788.2m3/m2.h.bar,抗彎強(qiáng)度達(dá)到22.8MPa。
流延成型工藝制備復(fù)合碳化硅陶瓷過濾膜,在1300℃燒結(jié)下制備出結(jié)構(gòu)均勻、表面平整、孔徑范圍在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。
莫來石是Al2O3-SiO2系中穩(wěn)定存在的二元結(jié)晶相化合物,可以通過硅酸鋁的熱分解或者二氧化硅與氧化鋁的高溫反應(yīng)制備,由于其具有耐酸堿、低熱膨脹系數(shù)和高熔點等性能,越來越受到人們的關(guān)注。
在1550℃下燒結(jié)可以獲得性能優(yōu)異的莫來石-剛玉陶瓷膜支撐體,平均孔徑為9.87μm,孔隙率為40.21%,純水通量達(dá)到22.211m3/m2.h.bar,機(jī)械強(qiáng)度為3.4MPa。
莫來石陶瓷膜優(yōu)點是:相比于傳統(tǒng)陶瓷膜材料,以莫來石制備的陶瓷膜孔隙率較高,耐強(qiáng)堿性更強(qiáng)。
陶瓷膜是一種起分子級分離過濾作用的介質(zhì),當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時,在壓力或電場作用下,或溫差作用下,某些物質(zhì)可以透過膜,而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級的分離。
在各工業(yè)生產(chǎn)過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結(jié)晶等過程。這些方法表現(xiàn)出流程長、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點,以超濾膜技術(shù)取代某種傳統(tǒng)技術(shù)可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
蛋白和酶的純化濃縮
超濾已成為蛋白和酶等純化和濃縮的過程。超濾濃縮的優(yōu)點是無相變,一般不需加熱,工序簡化,適用pH范圍寬和防止失活等,很適于熱敏性物質(zhì)的分離濃縮。通常是預(yù)處理的粗制品經(jīng)超濾,使一些低分子物和鹽透過膜,使酶和蛋白獲得濃縮和精制。選用不同截留分子量的膜,不同的膜材質(zhì)和工藝可實現(xiàn)不同酶和蛋白的純化濃縮。