顆粒溶膠制備陶瓷超濾膜

① 陶瓷與超濾膜過水壓力大小

陶瓷和超濾膜都是水處理領域中常見的過濾材料，它們的過濾性能受到水流速、過譽陵濾器或膜的孔徑大小和材料等因素影響，過程中所需要的水壓力也會不同。

對於陶瓷過濾器，其過濾精度通常較低，一般在幾十微米至幾百微米左右，過程中水流速度胡虛腔較慢，一般需要較小的壓力才能夠通過。在水處理中，一般使用的壓力范圍為0.1-0.3MPa之間。

超濾膜的過濾精度較高，可以實現微米級別的過濾效果。由於超濾膜的孔徑非常小，需要比較高的壓力才能夠順利通過。具體來說，超濾膜的進水壓力一般在0.2-0.5 MPa之間，出水壓力通常要高一些，可以達到1.0-1.5 MPa。

使用過程中過大的水壓可能會損害陶瓷過濾器或超褲衫濾膜的結構和性能，導致濾芯松動、破裂、滲漏等問題，因此在實際操作中需要根據不同的材料和設備，合理控制過水壓力的大小。

② 硅溶膠的制備方法

硅橡膠合成的簡要過程是：砂石或二氧化硅還原為單體硅→於300%溫度下，以銅作催化劑，硅與甲基氯化物相互作用→形成甲基氯化硅的混合物(一元、二元或三元)→通過蒸餾分離出二甲基氯化硅→二甲基氯化硅水解成硅烷又迅速合成為線型或環型硅氧烷→線型硅氧烷在氫氧化鉀(KOH)的幫助下，形成四元雙甲基環狀體(D4)→在KOH存在下，D4聚合，鏈終止導致過程的完成。
硅溶膠無機高分子塗料的配製工藝與其他塗料沒什麼特殊區別，但是硅溶膠應慢慢加入，否則塗料將發生質變。可以參考以下配製工藝：
把成膜助劑（常用的有氧化鋅、硅酸丁酯、醋酸丁酯、甲基硅酸鈉等）加入反應釜中，加定量的水攪拌，並依次加入表面活性劑（苯磺酸鈉）、增稠劑（羥乙基纖維素、CMC等）、分散劑（六偏磷酸鈉）、消泡劑（磷酸三丁酯）等助劑；再慢慢加入硅溶膠，體質顏料、色漿。用砂磨機或膠體磨研細，可以按需要加入產分粗粒料。塗料的PH值在8.5-10之間。
硅溶膠無機高分子塗料的配方設計：
硅溶膠成膜時收縮較大，塗膜易龜裂，為克服這個缺點、，除了在無機塗料中添加纖維狀填料，還同時添加水溶性乳液作為輔助成膜物，使有機物填充在—Si—O—Si—，網狀結構中減少成膜收縮和溫差引起的脹縮變化。成為一種即具有無機塗料優良的耐候性、又具備有機塗料那樣優良的裝飾性、穩定性和施工性的有機復合塗料。一般可以這樣考濾：成膜物中無機物佔50%~90%，有機物為50%10%。內用時添加聚醋酸乙烯乳液；外用時添加苯-丙乳液，鈦白粉先用金紅石型，體積濃度為5%，並可摻加大量體質顏料，其總體積濃度炒60%70%。
硅溶膠生產的濃縮階段,是一項耗能大、周期長的工藝環節。傳統的濃縮手段,一般采 用減常壓法脫水,使之得到所需濃度的硅溶膠。
從硅溶膠所表現出的pH值不同，硅溶膠又分為鹼性硅溶膠和酸性硅溶膠。它們都是重要的精細化工產品，具有不同的重要用途：如鹼性硅溶膠在精密鑄造，外牆塗料等領域應用;酸性硅溶膠在彩色顯像管、膠體鉛酸蓄電池，以及從國外引進的靜電植絨技術上應用等。
超濾膜濃縮法的單位產量能耗較低,周期較務短,設備投資較少,因而是一項降低產品成本、提高產品質量的有效途徑。
超濾法是一種較為先進的制備硅溶膠的方法。超濾法就是用超濾器進行濃縮。超濾器跟過濾器不同，超濾器所用的超濾膜只允許水及可溶性的鹽通過，不允許溶膠顆粒通過。可見該方法比較有效，它不僅能除去稀溶膠中的水分，而且還能除去少量的離子或易溶物。但是不允許在超濾膜上有濾餅或沉澱物出現，所以必須在不斷攪拌下進行超濾。超濾能否按預想的目的進行，關鍵是要有適用的超濾膜。

③ 制備超濾膜和微濾膜的方法是一樣的，為什麼製得的膜孔徑卻不同

微濾膜根據成膜材料分為無機膜和有機高分子膜，無機膜又分為陶瓷膜和金屬膜，有機專高分子膜又分為天然高屬分子膜和合成高分子膜;根據膜的形式又分為平板膜、管式膜、卷式膜和中空纖維膜;根據制膜原理，高分子膜的制備方法分為溶出法(干-濕法)、拉伸成孔法、相轉化法、熱致相法，浸塗法、輻照法、表面化學改性法、核徑跡法、動力形成法等。無機膜的制備方法主要有溶膠—凝膠法、燒結法、化學沉澱法等。過濾膜根據微孔孔徑的大小分為微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)四種形式，微濾膜一般指過濾孔徑在0.1-1微米之間的過濾膜。

④ 1. 溶膠凝膠方法（原理、優點、工藝流程）——可參考《溶膠-凝膠原理與技術》（附件2）

2 納米 TiO 2 粉體的制備

由於納米 TiO 2 具有許多優異性能，其用途相當廣泛，因而其制備受到國內外的極大關注。目前制備納米 TiO 2 粉體的方法主要有兩大類：物理法和化學法。

2.1物理法

制備納米 TiO 2 粉體的物理法主要有濺射，熱蒸發法及激光蒸發法。物理法制備納米粒子是最早的方法，它的優點是設備相對來說比較簡單，易於操作和易於對粒子進行分析，能制備高純粒子，還可制備薄膜和塗層。它的產量較大，但成本較高。

2.2化學法

制備納米 TiO 2 粉體的化學方法主要有液相法和氣相法。液相法包括沉澱法、溶膠 —— 凝膠法和 W/O 微乳液法；氣相法主要有 TiCl 4 氣相氧化法。液相法反應周期長，三廢量較大，雖然能首先得到非晶態粒子，高溫下發生晶型轉變，但煅燒過程極易導致粒子燒結或團聚；氣相氧化法具有成本低、原料來源廣等特點，能快速形成銳鈦型、金紅石型或混合晶型 TiO 2 粒子，後處理簡單，連續化程度高。但此法對技術和設備要求較高。

2.2.1均勻沉澱法制備納米TiO 2

納米顆粒從液相中析出並形成包括兩個過程：一是核的形成過程，稱為成核過程；另一是核的長大過程，稱為生長過程。當成核速率小於生長速率時，有利於生成大而少的粗粒子；當成核速率大於生長速率時，有利於納米顆粒的形成。因而，為了獲得納米粒子必須保證成核速率大於生長速率，即保證反應在較高的過飽和度下進行。

均勻沉澱法制備納米 TiO 2 是利用 CO(NH 2 ) 2 在溶液中緩慢地、均勻地釋放出 OH - 。其基本原理主要包括下列反應：

CO(NH 2 ) 2 +3H 2 O=2NH 3 ·H 2 O+CO 2 ↑ NH 3 ·H 2 O=NH 4 + +OH - TiO 2+ +2OH - =TiO(OH) 2 ↓ TiO(OH) 2 =TiO 2 +H 2 O

在這種方法中，不是加入溶液的沉澱劑直接與 TiOSO 4 發生反應，而是通過化學反應使沉澱在整個溶液中緩慢地生成。向溶液中直接添加沉澱劑，易造成沉澱劑的局部濃度過高，使沉澱中夾有雜質。而在均勻沉澱法中，由於沉澱劑是通過化學反應緩慢生成的，因此，只要控制好生成沉澱劑的速度，就可避免濃度不均勻現象，使過飽和度控制在適當范圍內，從而控制粒子的生長速度，獲得粒度均勻、緻密、便於洗滌、純度高的納米粒子。該法生產成本低，生產工藝簡單，便於工業化生產。

2.2.2溶膠——凝膠法

溶膠 —— 凝膠法是制備納米粉體的一種重要方法。它具有其獨特的優點，其反應中各組分的混合在分子間進行，因而產物的粒徑小、均勻性高；反應過程易於控制，可得到一些用其他方法難以得到的產物，另外反應在低溫下進行，避免了高溫雜相的出現，使產物的純度高。但缺點是由於溶膠 —— 凝膠法是採用金屬醇鹽作原料，其成本較高，其該工藝流程較長，而且粉體的後處理過程中易產生硬團聚。 採用溶膠 —— 凝膠法制備納米 TiO 2 粉體，是利用鈦醇鹽為原料。原先通過水解和縮聚反應使其形成透明溶膠，然後加入適量的去離子水後轉變成凝膠結構，將凝膠陳放一段時間後放入烘箱中乾燥。待完全變成干凝膠後再進行研磨、煅燒即可得到均勻的納米 TiO 2 粉體。有關化學反應如下： 在溶膠 —— 凝膠法中，最終產物的結構在溶液中已初步形成，且後續工藝與溶膠的性質直接相關，因而溶膠的質量是十分重要的。醇鹽的水解和縮聚反應是均相溶液轉變為溶膠的根本原因，控制醇鹽水解縮聚的條件是制備高質量溶膠的關鍵。因此溶劑的選擇是溶膠制備的前提。同時，溶液的 pH 值對膠體的形成和團聚狀態有影響，加水量的多少會影響醇鹽水解縮聚物的結構，陳化時間的長短會改變晶粒的生長狀態，煅燒溫度的變化對粉體的相結構和晶粒大小的影響。總之，在溶膠 —— 凝膠法制備 TiO 2 粉體的過程中，有許多因素影響粉體的形成和性能。因此應嚴格控制好工藝條件，以獲得性能優良的納米 TiO 2 粉體。

2.2.3反膠團或W/O微乳液法

反膠團或 W/O 微乳液法是近十年發展起來的一種新方法。該法設備簡單，操作容易，並可人為控制合成顆粒的大小，在超細顆粒，尤其是納米粒子的制備方

⑤ 求關於陶瓷膜方面的資料

陶瓷膜:一種前景廣闊的新材料

陶瓷膜也稱CT膜，是固態膜的一種，最早由日本的大日本印刷公司和東洋油墨公司在1996年開發引入市場。陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等無機材料制備的多孔膜，其孔徑為2－50mm。具有化學穩定性好，能耐酸、耐鹼、耐有機溶劑:機械強度大，可反向沖洗:抗微生物能力強:耐高溫:孔徑分布窄，分離效率高等特點，在食品工業、生物工程、環境工程、化學工業、石油化工、治金工業等領域得到了廣泛的應用，其市場銷售額以35%的年增長率發展著。陶瓷膜與同類的塑料製品相比，造價昂貴，但又具有許多優點，它堅硬、承受力強、耐用、不易阻寨，對具有化學侵害性液體和高溫清潔液有更強的抵抗能力，其主要缺點就是價格昂貴目_製造過程復雜。

2004年7月，北美陶瓷技術公司順利完成了其價值超過500萬美元的新型雙磨盤研磨機的組裝，該設備在制備超薄陶瓷膜的生產技術上首屈一指，這同時也使得公司在制備超平、超完整陶瓷膜上的技術大大提升。我國南京工業大學完成了低溫燒結多通道多孔陶瓷膜，該項目的研究對於提高我國陶瓷膜的質量、降低成本具有重要意義。多孔陶瓷膜由於具有優異的耐高溫、耐溶劑、耐酸鹼性能和機械強度高、容易再生等優點:在食品、生物、化工、能源和環保領域應用廣泛。但目前在其應用中存在兩大難題:一是多孔陶瓷膜的高成本，尤其是支撐體材料的成本高:二是有限的陶瓷品種與紛繁復雜的現狀存在著矛後。目前商品化的陶瓷膜只有有限的幾種規格，這就對特定孔結構的陶瓷膜制備提出了更高的要求。該課題組主要對以氧化鋁和特種燒結促進劑為起始原料，在1400℃的燒成溫度下制備出的支撐體進行了系統和深入的研究，得到滲透性能、機械性能及耐腐性能統一的支撐體。他們還以原料性質預測支撐體的孔結構為目標，以支撐體的制備過程和微觀結構為基礎，建立了原料性質與支撐體孔隙率、孔徑分布之間的計算方法，為特定孔結構支撐體的定量制備提供了理論依據。

目前，己商品化的多孔陶瓷膜的構形主要有平板、管式和多通道3種。平板膜主要用於小規模的工業生產和實驗室研究。管式膜組合起米形成類似於列管換熱器的形式，可增大膜裝填而積，但由於其強度問題，己逐步退出工業應用。規模應用的陶瓷膜，通常採用多通道構形，即在一圓截面上分布著多個通道，一般通道數為7，19和37。無機陶瓷膜的主要制備技術有:採用固態粒子燒結法制備載體及微濾膜，採用溶膠－凝膠法制各超濾膜:採用分相法制備玻璃膜:採用專門技術(如化學氣相沉積、無電鍍等)制備微孔膜或緻密膜。其基本理論涉及材料學科的膠體與表面化學、材料化學、固態離子學、材料加工等。

從發展趨勢米看，陶瓷膜制備技術的發展主要在以下2方面:一是在多孔膜研究方而，進一步完善己商品化的無機超濾和微濾膜，發展具有分子篩分功能的納濾膜、氣體分離膜和滲透汽化膜:二是在緻密膜研究中，超薄金屬及其合金膜及具有離子混合傳導能力的固體電解質膜是研究的熱點。已經商品化的多孔膜主要是超濾和微濾膜，其制備方法以粒子燒結法和溶膠－凝膠法為主。前者主要用於制各微孔濾膜，應用廣泛的商品化A1203膜即是由粒子燒結法制備的。

陶瓷膜的廣泛應用

提純用陶瓷過濾膜

2004年8月，由北京邁勝普技術有限公司與山東魯抗醫葯有限公司研製的陶瓷膜過濾系統用於某種抗生素的分離提純獲得成功，這不僅優化了此種抗生素的生產工藝，而目使抗生素收率提高15%，這是我國首次將陶瓷膜技術運用於抗生素生產。抗生素的分離提純，必須經過對發酵液的過濾和對濾出的葯液進行樹脂交換。目前，許多抗生素生產企業對氨基糖苷類抗生素發酵液的分離提純均採用真空轉鼓過濾器，這種工藝需先將發酵液酸化調至一定的pH值，然後用敷設助濾劑層的真空轉鼓過濾器進行預過濾，再用板框進行復濾及樹脂交換。採用這種工藝不僅過程繁瑣，而目有效成分收率低，僅過濾和樹脂交換過程的收率損失達30%。而運用「邁勝普」與「魯抗」共同研製的陶瓷膜過濾系統分離提純某種抗生素，卻能使有效成分在過濾過程的收失損提高近5％，在樹脂交換過程中的收率提高10%以上。

當前，西方發達國家在食品工業、石化工業、環境保護、生化制葯等許多領域對膜技術的應用越來越廣泛，而用無機材料製成的過濾膜(陶瓷膜就是一種無機過濾膜)的發展前景有可能比有機過濾膜更好。對於面臨抗生素政策性降價和抗菌葯限售雙重壓力的國內眾多抗生素生產企業而言，通過創新工藝提高產品收率和質量不失為降低成本的明智選擇，而以陶瓷膜技術改進現行抗生素分離提純工藝有可能成為降成本、提高效益的突破口。

鍍陶瓷包裝膜

在食品包裝領域，近年越來越引人注目的是具有高功能性和良好環保適應性的透明鍍陶瓷膜。這種膜盡管目前價格較高，物理性能還有待進一步改進，但可預期在不遠的將來它將在食品包裝材料中占據重要的地位。陶瓷膜的加工鍍膜方法與通常的鍍金屬方法相似，基本上按我們己知的加工法進行。鍍陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(Si0x)組成。氧化硅能分成4類，即Si0,Si304，Si203，Si02。然而，在自然界它們通常以Si02形式存在，因此根據鍍金屬條件，它們的變化很大。對這種膜的主要要求是具有良好的透明度、極佳的阻隔性、優良的耐蒸煮性、較好的可透過微波性與良好的環境保護性以及良好的機械性能。

鍍陶瓷膜基本上可以用製作鍍鋁膜一樣的條件製取，在製取過程中，仔細處理表面層，不使鍍層受到損傷是極其重要的。由於這種膜是由氧化硅處理的，表面具有極好的潤濕性，因此，它在油墨或粘合劑的選擇范圍上比較廣，幾乎與任何油墨或粘合劑都能親和。聚氨酯類粘合劑是最可取的粘合劑，而油墨可以按用途任意選擇，不用進行表面處理。然而，鍍陶瓷膜你像鍍鋁膜那樣容易向聚乙烯復合，因為PET膜作為基材料，當其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高溫塗布或復合時，易趨向於伸長，從而破壞氧化硅表面層，導致阻隔性下降。同時，在目前條件下，由於技術工藝上的問題，PET膜在鍍陶瓷過程中有時會發生捲曲，從而影響膜的質量。當然，這類問題正得到解決。

鍍陶瓷膜首先用作細條實心面的調味品包裝材料。其優良的包裝性能引起了人們的注意。由於這種膜保味性極佳，因此，尤其適合於包裝易升華產品，如茶(樟腦)之類的易揮發材質。由於其極好的阻隔性，除了作為高阻隔性包裝材料和作食品包裝材料用外、預計還可用在微波容器上作為蓋材，在調味品、精密機械零配件、電子零件、葯物和醫葯儀器等方而作為包裝材料。隨著加工技術的進一步發展，如果這種膜在成本上大幅下降，那麼它將得到迅速推廣和應用。

燃料電池陶瓷膜

我國" 863」計劃固體氧化物燃料電池(SOFC)項目經過對新型中溫固體氧化物陶瓷膜燃料電池的長期研製，把陶瓷膜制備技術開拓應用於SOFC的製作，把通常SOFC的高溫(1000－900℃ )拓延到中溫階段(700－500℃ )。目前中國科技大學無機膜研究所已經研製成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質的燃料電池。電池部件薄膜化以後，降低了電池的內阻，提高了有用功率的輸出，不需要高溫的條件下實現了中溫化，操作溫度降到700－500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優點，同時降低了成本。此類陶瓷膜燃料電池具有廣闊的應用前景。

琥珀陶瓷隔熱膜

2004年8月，基於金屬膜對無線電信號的干擾和容易氧化等缺點，我國韶華科技公司攜手德國某著名工業研究機構共同開發融入納米蜂窩陶瓷技術，並將韶華科技獨有的真空濺射技術用於陶瓷隔熱膜的生產上，創造了獨一無二的琥珀陶瓷隔熱膜，解決了金屬膜無法逾越的技術問題:對無線電信號無任何干擾，特別是衛星的短波信號，絕不氧化，因為陶瓷超乎尋常的穩定性，從而保證隔熱性能始終如一:永不褪色，陶瓷隔熱膜採用陶瓷固有的顏色，不添加任何顏料，囚此，陶瓷隔熱膜絕不會像染色金屬會發生褪色現象:超級耐用，陶瓷隔熱膜保質期為10年，金屬膜一般為5年:經典美感，象琉泊一樣的晶瑩剔透的美感，色澤柔和，擁有最舒適的視覺效果。琥珀納米陶瓷隔熱膜最先應用於美國的太空梭和國際空間站，而後廣泛應用於汽車、建築、海事等各個領域。由於技術敏感，直到2003年該產品才在中國銷售。

陶瓷膜產業發展概況

陶瓷膜的研究始於20世紀40年代，其發展可分為3個階段:用於鈾的同位素分離的核工業時期，於20世紀80年代建成了膜面積達400萬平方米的陶瓷膜的富集256UF6工廠，以無機微濾膜和超濾膜為主的液體分離時期和以膜催化反應為核心的全面發展的時期。

通過這3個階段的發展，無機陶瓷膜分離技術己初步產業化。20世紀80年代初期成功地在法國的奶業和飲料(葡萄酒、啤酒、蘋果酒)業推廣應用後，其技術和產業地位逐步確立，應用也己拓展至食品工業、生物工程、環境工程、化學工程、石油化工、冶金工業等領域，成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術。1998年國外網上公布的膜和膜設備生產廠家及經營公司達452家，其中金屬膜廠50家，陶瓷膜生產廠94家。

無機分離膜領域所佔的市場份額還比較小，1997年美國無機膜市場銷售額為1億美元，其中陶瓷膜佔80%左右，僅占膜市場的9% 。另據估計，2004年世界陶瓷膜的市場銷售額約超過100億美元，無機膜的市場佔有率佔12%。由於陶瓷膜在精密過濾分離中的成功應用，其市場銷售額以35%的年增長率發展。

⑥ 超濾膜有哪些分類

超濾膜的分類有很多:
按照膜組件的不同分類:有管式超濾膜，板框式超濾膜，卷式超濾膜和中空纖維式超濾膜。
按照按照壓力驅動形式的不同:可以分為外壓式和外壓式。
膜材料的不同分類:有有機超濾膜和無機超濾膜兩種。
有機超濾膜按材質又可以分:
1、聚碸類
如聚碸(PS)、磺化聚碸(SPS)、聚醚碸(PES)等。用這種材料制膜，易成型，膜機械強度好，耐熱、耐化學性能也較好，是目前用得較多的材料。
2、聚烯烴類
主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。同聚碸相似，它的機械和化學性能較好。PAN的腈基是強極性基因，但PAN並不十分親水，通常引入另一種共聚單體(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯)，以增加鏈的柔韌性和親水性，從而改變其加工性。
3、氟材料
目前主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE)，這種材料的超濾膜具有極優良的機械強度和耐高溫、耐化學侵蝕性性能，使用溫度一40~260~C，可在強酸、強鹼和多種有機溶劑條件下使用，但成本很高。
4、聚氯乙烯(PVC)
這種材料製造的超濾膜具有優良的機械強度和極佳的化學侵蝕性性能，材料來源廣泛、穩定，成本適中，可以製造出優良的超濾膜，尤其是可以製造出在跨膜壓差很低的條件下，單位膜面積產水量卻很高的超濾膜。例如，海南立升凈水科技實業有限公司已生產出在25℃，lm水柱條件下，PVC膜過濾純水的通量達到400L/(mz.h)(國家十五科技攻關項目)。
5、其他材料除上述材料外，還有聚碸醯胺、聚醚酮、聚脂肪醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺等。廣州超禹整理提供，希望能夠幫到你!