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石墨烯又名“單層石墨片”,是指一層密集的、包裹在蜂巢晶體點陣上的碳原子,碳原子排成二維結構,與石墨的單原子層類似。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的存在的二維自由態(tài)原子晶體,其理論比表面積高達2600m2/g,具有突出的導熱性能和力學性能,因此越來越受到人們的關注。
研究者采用滴涂法,通過硅氧烷修飾,在陶瓷支撐體上制備出石墨烯-陶瓷復合膜。硅氧烷修飾后的陶瓷支撐體與氧化石墨烯粘結緊密,膜表面完整,同時膜表面具有親水性,通過滲透氣化作用,實現(xiàn)乙醇/水的選擇性分離。
粉煤灰是火力發(fā)電廠的廢棄物和副產(chǎn)品,對環(huán)境造成的污染十分嚴重。由于粉煤灰中Al2O3和SiO2含量達到了8.65%,在高溫燒結后可以形成耐火度高、熱膨脹系數(shù)低、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定好的莫來石,所以粉煤灰可以制備性能優(yōu)異的陶瓷膜,實現(xiàn)變廢為寶。
研究者利用低成本固體廢棄物粉煤灰和生料鋁礬土為原料,采用原位燒結法在1300℃焙燒后,制備了多孔莫來石陶瓷膜支撐體,其開孔隙率高達50%,莫來石相含量高達86.75%,支撐體的機械強度高達69.87MPa。以粉煤灰為原料在堇青石管式支撐體上制備了陶瓷微濾膜,在1150℃燒結,平均孔徑為5μm,孔隙率達到54%。
化纖工業(yè)堿液回用。如化纖工業(yè)廢堿液(半纖維素含量35-55g/L,NaOH含量180-220g/L),經(jīng)陶瓷膜綜合工藝處理可回用也解決環(huán)保排放問題。
植物提取領域應用。如洋姜菊粉提取、藍莓花青素提取、紫薯花青素提取、苦蕎黃酮提取、甜菊葉中的甜菊糖提取、甘蔗青汁脫水純化(原糖、白糖)、羅漢果提取、葛根提取等。
生物發(fā)酵行業(yè)。L-色氨酸脫色處理、右旋糖酐鐵脫鹽除雜以及蘇氨酸項目應用等。
氯堿行業(yè)應用。在氯堿行業(yè)鹽水精制工藝過程中,陶瓷膜應用有著傳統(tǒng)精制及過濾技術難以達到的優(yōu)勢。還可以用于鹵水真空制鹽,所產(chǎn)的固體鹽品質(zhì)高于澄清工藝產(chǎn)品,作為高品質(zhì)食用鹽或氯堿鹽使用。
陶瓷微濾膜分離設備是目前市場上比較成熟和廣泛應用的無機膜物料濃縮分離設備。其微濾膜的過濾孔徑范圍在0.05μm至1.4μm之間,可根據(jù)物料的粘度、懸浮物含量選擇不同孔徑的膜,陶瓷膜管壁密布微孔,在壓力作用下,原料液在膜管內(nèi)或膜外側流動,小分子物質(zhì)(或液體)透過膜,大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留,從而達到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。