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我國無機膜的研究始于20世紀80年代末,通過國家自然科學以及各部委的支持,以南京工業(yè)大學為代表的陶瓷膜研究團隊已經(jīng)能在實驗室規(guī)模制備出無機微濾膜及超濾膜等,反應(yīng)用膜以及微孔膜也正在開發(fā)中。進入90年代,原國家科委對無機陶瓷膜的工業(yè)化技術(shù)組織了科技攻關(guān),推進了陶瓷微濾膜的工業(yè)化進程。
我國已初步實現(xiàn)了多通道陶瓷濾膜的工業(yè)化生產(chǎn),并在相關(guān)的工業(yè)過程中獲得了成功的應(yīng)用。
2001年10月底,由徐南平的南京工業(yè)大學膜科學技術(shù)研究所啟動了“面向中藥制備過程的陶瓷膜材料的設(shè)計與過程集成的研究”的“863”計劃課題。該項目以中藥生產(chǎn)過程為技術(shù)開發(fā)實施對象,用陶瓷膜過濾過程取代傳統(tǒng)的醇沉工藝,建成每年5000噸中藥提取液的陶瓷膜中藥制備新工藝和配套工業(yè)裝備,將陶瓷膜這一新材料用于中藥制備的技術(shù)改造,推動行業(yè)科技進步和提高綜合效益。 和技術(shù)的突破同樣令人振奮的是,南京工業(yè)大學開發(fā)的陶瓷膜技術(shù)正在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。陶瓷膜技術(shù)帶動了一個產(chǎn)業(yè),不僅產(chǎn)生了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益,還培養(yǎng)出了一批陶瓷膜研發(fā)、工程技術(shù)和管理人才,在中國形成了陶瓷膜的新產(chǎn)業(yè)。
陶瓷纖維不僅具有陶瓷材料固有的耐高溫、化學穩(wěn)定性好、使用壽命長等特點,還兼具了纖維材料的高孔隙率、高比表面積等優(yōu)點,陶瓷纖維在制膜過程中,由于本身纖維形狀特點,纖維之間雜亂無章的堆積,形成高孔隙率,總孔隙率高能夠超過70%,而以陶瓷纖維構(gòu)建的分離膜的總孔隙率高可接近陶瓷粒子分離膜的2倍,有效提高膜通量及降低滲透阻力。
研究者以二氧化鈦納米纖維為原料,采用浸漿法在氧化鋁支撐體上制備雙層TiO2膜,通過在纖維層中添加溶膠促進纖維之間的粘結(jié),減少了缺陷孔的產(chǎn)生,在燒結(jié)溫度480℃下制得了純水通量為1000L/m2.h.bar,截留分子量為32000,膜的性能遠遠超過傳統(tǒng)陶瓷膜。
與傳統(tǒng)技術(shù)相比,陶瓷膜技術(shù)的工藝流程大大縮短,設(shè)備相比較而言也大幅度減少,從而使該技術(shù)項目的占地和建筑面積大大減少。由于有機聚合物膜(凱膜或頗爾膜過濾)抗氫氧化鎂及有機物污染的性能差,需要對過濾鹽水采用浮上澄清桶進行預處理。而陶瓷膜過濾技術(shù)減少了加壓溶氣、浮上澄清的工藝及設(shè)備,也不需要加人三氯化鐵等腐蝕性化學藥劑,從而減少了對設(shè)備和管道的腐蝕危害。