颗粒溶胶制备陶瓷超滤膜

① 陶瓷与超滤膜过水压力大小

陶瓷和超滤膜都是水处理领域中常见的过滤材料，它们的过滤性能受到水流速、过誉陵滤器或膜的孔径大小和材料等因素影响，过程中所需要的水压力也会不同。

对于陶瓷过滤器，其过滤精度通常较低，一般在几十微米至几百微米左右，过程中水流速度胡虚腔较慢，一般需要较小的压力才能够通过。在水处理中，一般使用的压力范围为0.1-0.3MPa之间。

超滤膜的过滤精度较高，可以实现微米级别的过滤效果。由于超滤膜的孔径非常小，需要比较高的压力才能够顺利通过。具体来说，超滤膜的进水压力一般在0.2-0.5 MPa之间，出水压力通常要高一些，可以达到1.0-1.5 MPa。

使用过程中过大的水压可能会损害陶瓷过滤器或超裤衫滤膜的结构和性能，导致滤芯松动、破裂、渗漏等问题，因此在实际操作中需要根据不同的材料和设备，合理控制过水压力的大小。

② 硅溶胶的制备方法

硅橡胶合成的简要过程是：砂石或二氧化硅还原为单体硅→于300%温度下，以铜作催化剂，硅与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)→通过蒸馏分离出二甲基氯化硅→二甲基氯化硅水解成硅烷又迅速合成为线型或环型硅氧烷→线型硅氧烷在氢氧化钾(KOH)的帮助下，形成四元双甲基环状体(D4)→在KOH存在下，D4聚合，链终止导致过程的完成。
硅溶胶无机高分子涂料的配制工艺与其他涂料没什么特殊区别，但是硅溶胶应慢慢加入，否则涂料将发生质变。可以参考以下配制工艺：
把成膜助剂（常用的有氧化锌、硅酸丁酯、醋酸丁酯、甲基硅酸钠等）加入反应釜中，加定量的水搅拌，并依次加入表面活性剂（苯磺酸钠）、增稠剂（羟乙基纤维素、CMC等）、分散剂（六偏磷酸钠）、消泡剂（磷酸三丁酯）等助剂；再慢慢加入硅溶胶，体质颜料、色浆。用砂磨机或胶体磨研细，可以按需要加入产分粗粒料。涂料的PH值在8.5-10之间。
硅溶胶无机高分子涂料的配方设计：
硅溶胶成膜时收缩较大，涂膜易龟裂，为克服这个缺点、，除了在无机涂料中添加纤维状填料，还同时添加水溶性乳液作为辅助成膜物，使有机物填充在—Si—O—Si—，网状结构中减少成膜收缩和温差引起的胀缩变化。成为一种即具有无机涂料优良的耐候性、又具备有机涂料那样优良的装饰性、稳定性和施工性的有机复合涂料。一般可以这样考滤：成膜物中无机物占50%~90%，有机物为50%10%。内用时添加聚醋酸乙烯乳液；外用时添加苯-丙乳液，钛白粉先用金红石型，体积浓度为5%，并可掺加大量体质颜料，其总体积浓度炒60%70%。
硅溶胶生产的浓缩阶段,是一项耗能大、周期长的工艺环节。传统的浓缩手段,一般采 用减常压法脱水,使之得到所需浓度的硅溶胶。
从硅溶胶所表现出的pH值不同，硅溶胶又分为碱性硅溶胶和酸性硅溶胶。它们都是重要的精细化工产品，具有不同的重要用途：如碱性硅溶胶在精密铸造，外墙涂料等领域应用;酸性硅溶胶在彩色显像管、胶体铅酸蓄电池，以及从国外引进的静电植绒技术上应用等。
超滤膜浓缩法的单位产量能耗较低,周期较务短,设备投资较少,因而是一项降低产品成本、提高产品质量的有效途径。
超滤法是一种较为先进的制备硅溶胶的方法。超滤法就是用超滤器进行浓缩。超滤器跟过滤器不同，超滤器所用的超滤膜只允许水及可溶性的盐通过，不允许溶胶颗粒通过。可见该方法比较有效，它不仅能除去稀溶胶中的水分，而且还能除去少量的离子或易溶物。但是不允许在超滤膜上有滤饼或沉淀物出现，所以必须在不断搅拌下进行超滤。超滤能否按预想的目的进行，关键是要有适用的超滤膜。

③ 制备超滤膜和微滤膜的方法是一样的，为什么制得的膜孔径却不同

微滤膜根据成膜材料分为无机膜和有机高分子膜，无机膜又分为陶瓷膜和金属膜，有机专高分子膜又分为天然高属分子膜和合成高分子膜;根据膜的形式又分为平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜;根据制膜原理，高分子膜的制备方法分为溶出法(干-湿法)、拉伸成孔法、相转化法、热致相法，浸涂法、辐照法、表面化学改性法、核径迹法、动力形成法等。无机膜的制备方法主要有溶胶—凝胶法、烧结法、化学沉淀法等。过滤膜根据微孔孔径的大小分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)四种形式，微滤膜一般指过滤孔径在0.1-1微米之间的过滤膜。

④ 1. 溶胶凝胶方法（原理、优点、工艺流程）——可参考《溶胶-凝胶原理与技术》（附件2）

2 纳米 TiO 2 粉体的制备

由于纳米 TiO 2 具有许多优异性能，其用途相当广泛，因而其制备受到国内外的极大关注。目前制备纳米 TiO 2 粉体的方法主要有两大类：物理法和化学法。

2.1物理法

制备纳米 TiO 2 粉体的物理法主要有溅射，热蒸发法及激光蒸发法。物理法制备纳米粒子是最早的方法，它的优点是设备相对来说比较简单，易于操作和易于对粒子进行分析，能制备高纯粒子，还可制备薄膜和涂层。它的产量较大，但成本较高。

2.2化学法

制备纳米 TiO 2 粉体的化学方法主要有液相法和气相法。液相法包括沉淀法、溶胶 —— 凝胶法和 W/O 微乳液法；气相法主要有 TiCl 4 气相氧化法。液相法反应周期长，三废量较大，虽然能首先得到非晶态粒子，高温下发生晶型转变，但煅烧过程极易导致粒子烧结或团聚；气相氧化法具有成本低、原料来源广等特点，能快速形成锐钛型、金红石型或混合晶型 TiO 2 粒子，后处理简单，连续化程度高。但此法对技术和设备要求较高。

2.2.1均匀沉淀法制备纳米TiO 2

纳米颗粒从液相中析出并形成包括两个过程：一是核的形成过程，称为成核过程；另一是核的长大过程，称为生长过程。当成核速率小于生长速率时，有利于生成大而少的粗粒子；当成核速率大于生长速率时，有利于纳米颗粒的形成。因而，为了获得纳米粒子必须保证成核速率大于生长速率，即保证反应在较高的过饱和度下进行。

均匀沉淀法制备纳米 TiO 2 是利用 CO(NH 2 ) 2 在溶液中缓慢地、均匀地释放出 OH - 。其基本原理主要包括下列反应：

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

在这种方法中，不是加入溶液的沉淀剂直接与 TiOSO 4 发生反应，而是通过化学反应使沉淀在整个溶液中缓慢地生成。向溶液中直接添加沉淀剂，易造成沉淀剂的局部浓度过高，使沉淀中夹有杂质。而在均匀沉淀法中，由于沉淀剂是通过化学反应缓慢生成的，因此，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子。该法生产成本低，生产工艺简单，便于工业化生产。

2.2.2溶胶——凝胶法

溶胶 —— 凝胶法是制备纳米粉体的一种重要方法。它具有其独特的优点，其反应中各组分的混合在分子间进行，因而产物的粒径小、均匀性高；反应过程易于控制，可得到一些用其他方法难以得到的产物，另外反应在低温下进行，避免了高温杂相的出现，使产物的纯度高。但缺点是由于溶胶 —— 凝胶法是采用金属醇盐作原料，其成本较高，其该工艺流程较长，而且粉体的后处理过程中易产生硬团聚。 采用溶胶 —— 凝胶法制备纳米 TiO 2 粉体，是利用钛醇盐为原料。原先通过水解和缩聚反应使其形成透明溶胶，然后加入适量的去离子水后转变成凝胶结构，将凝胶陈放一段时间后放入烘箱中干燥。待完全变成干凝胶后再进行研磨、煅烧即可得到均匀的纳米 TiO 2 粉体。有关化学反应如下： 在溶胶 —— 凝胶法中，最终产物的结构在溶液中已初步形成，且后续工艺与溶胶的性质直接相关，因而溶胶的质量是十分重要的。醇盐的水解和缩聚反应是均相溶液转变为溶胶的根本原因，控制醇盐水解缩聚的条件是制备高质量溶胶的关键。因此溶剂的选择是溶胶制备的前提。同时，溶液的 pH 值对胶体的形成和团聚状态有影响，加水量的多少会影响醇盐水解缩聚物的结构，陈化时间的长短会改变晶粒的生长状态，煅烧温度的变化对粉体的相结构和晶粒大小的影响。总之，在溶胶 —— 凝胶法制备 TiO 2 粉体的过程中，有许多因素影响粉体的形成和性能。因此应严格控制好工艺条件，以获得性能优良的纳米 TiO 2 粉体。

2.2.3反胶团或W/O微乳液法

反胶团或 W/O 微乳液法是近十年发展起来的一种新方法。该法设备简单，操作容易，并可人为控制合成颗粒的大小，在超细颗粒，尤其是纳米粒子的制备方

⑤ 求关于陶瓷膜方面的资料

陶瓷膜:一种前景广阔的新材料

陶瓷膜也称CT膜，是固态膜的一种，最早由日本的大日本印刷公司和东洋油墨公司在1996年开发引入市场。陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2－50mm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂:机械强度大，可反向冲洗:抗微生物能力强:耐高温:孔径分布窄，分离效率高等特点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以35%的年增长率发展着。陶瓷膜与同类的塑料制品相比，造价昂贵，但又具有许多优点，它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵目_制造过程复杂。

2004年7月，北美陶瓷技术公司顺利完成了其价值超过500万美元的新型双磨盘研磨机的组装，该设备在制备超薄陶瓷膜的生产技术上首屈一指，这同时也使得公司在制备超平、超完整陶瓷膜上的技术大大提升。我国南京工业大学完成了低温烧结多通道多孔陶瓷膜，该项目的研究对于提高我国陶瓷膜的质量、降低成本具有重要意义。多孔陶瓷膜由于具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱性能和机械强度高、容易再生等优点:在食品、生物、化工、能源和环保领域应用广泛。但目前在其应用中存在两大难题:一是多孔陶瓷膜的高成本，尤其是支撑体材料的成本高:二是有限的陶瓷品种与纷繁复杂的现状存在着矛后。目前商品化的陶瓷膜只有有限的几种规格，这就对特定孔结构的陶瓷膜制备提出了更高的要求。该课题组主要对以氧化铝和特种烧结促进剂为起始原料，在1400℃的烧成温度下制备出的支撑体进行了系统和深入的研究，得到渗透性能、机械性能及耐腐性能统一的支撑体。他们还以原料性质预测支撑体的孔结构为目标，以支撑体的制备过程和微观结构为基础，建立了原料性质与支撑体孔隙率、孔径分布之间的计算方法，为特定孔结构支撑体的定量制备提供了理论依据。

目前，己商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道3种。平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究。管式膜组合起米形成类似于列管换热器的形式，可增大膜装填而积，但由于其强度问题，己逐步退出工业应用。规模应用的陶瓷膜，通常采用多通道构形，即在一圆截面上分布着多个通道，一般通道数为7，19和37。无机陶瓷膜的主要制备技术有:采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜，采用溶胶－凝胶法制各超滤膜:采用分相法制备玻璃膜:采用专门技术(如化学气相沉积、无电镀等)制备微孔膜或致密膜。其基本理论涉及材料学科的胶体与表面化学、材料化学、固态离子学、材料加工等。

从发展趋势米看，陶瓷膜制备技术的发展主要在以下2方面:一是在多孔膜研究方而，进一步完善己商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛分功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜:二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜及具有离子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。已经商品化的多孔膜主要是超滤和微滤膜，其制备方法以粒子烧结法和溶胶－凝胶法为主。前者主要用于制各微孔滤膜，应用广泛的商品化A1203膜即是由粒子烧结法制备的。

陶瓷膜的广泛应用

提纯用陶瓷过滤膜

2004年8月，由北京迈胜普技术有限公司与山东鲁抗医药有限公司研制的陶瓷膜过滤系统用于某种抗生素的分离提纯获得成功，这不仅优化了此种抗生素的生产工艺，而目使抗生素收率提高15%，这是我国首次将陶瓷膜技术运用于抗生素生产。抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器，这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值，然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤，再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐，而目有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。而运用“迈胜普”与“鲁抗”共同研制的陶瓷膜过滤系统分离提纯某种抗生素，却能使有效成分在过滤过程的收失损提高近5％，在树脂交换过程中的收率提高10%以上。

当前，西方发达国家在食品工业、石化工业、环境保护、生化制药等许多领域对膜技术的应用越来越广泛，而用无机材料制成的过滤膜(陶瓷膜就是一种无机过滤膜)的发展前景有可能比有机过滤膜更好。对于面临抗生素政策性降价和抗菌药限售双重压力的国内众多抗生素生产企业而言，通过创新工艺提高产品收率和质量不失为降低成本的明智选择，而以陶瓷膜技术改进现行抗生素分离提纯工艺有可能成为降成本、提高效益的突破口。

镀陶瓷包装膜

在食品包装领域，近年越来越引人注目的是具有高功能性和良好环保适应性的透明镀陶瓷膜。这种膜尽管目前价格较高，物理性能还有待进一步改进，但可预期在不远的将来它将在食品包装材料中占据重要的地位。陶瓷膜的加工镀膜方法与通常的镀金属方法相似，基本上按我们己知的加工法进行。镀陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(Si0x)组成。氧化硅能分成4类，即Si0,Si304，Si203，Si02。然而，在自然界它们通常以Si02形式存在，因此根据镀金属条件，它们的变化很大。对这种膜的主要要求是具有良好的透明度、极佳的阻隔性、优良的耐蒸煮性、较好的可透过微波性与良好的环境保护性以及良好的机械性能。

镀陶瓷膜基本上可以用制作镀铝膜一样的条件制取，在制取过程中，仔细处理表面层，不使镀层受到损伤是极其重要的。由于这种膜是由氧化硅处理的，表面具有极好的润湿性，因此，它在油墨或粘合剂的选择范围上比较广，几乎与任何油墨或粘合剂都能亲和。聚氨酯类粘合剂是最可取的粘合剂，而油墨可以按用途任意选择，不用进行表面处理。然而，镀陶瓷膜你像镀铝膜那样容易向聚乙烯复合，因为PET膜作为基材料，当其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高温涂布或复合时，易趋向于伸长，从而破坏氧化硅表面层，导致阻隔性下降。同时，在目前条件下，由于技术工艺上的问题，PET膜在镀陶瓷过程中有时会发生卷曲，从而影响膜的质量。当然，这类问题正得到解决。

镀陶瓷膜首先用作细条实心面的调味品包装材料。其优良的包装性能引起了人们的注意。由于这种膜保味性极佳，因此，尤其适合于包装易升华产品，如茶(樟脑)之类的易挥发材质。由于其极好的阻隔性，除了作为高阻隔性包装材料和作食品包装材料用外、预计还可用在微波容器上作为盖材，在调味品、精密机械零配件、电子零件、药物和医药仪器等方而作为包装材料。随着加工技术的进一步发展，如果这种膜在成本上大幅下降，那么它将得到迅速推广和应用。

燃料电池陶瓷膜

我国" 863”计划固体氧化物燃料电池(SOFC)项目经过对新型中温固体氧化物陶瓷膜燃料电池的长期研制，把陶瓷膜制备技术开拓应用于SOFC的制作，把通常SOFC的高温(1000－900℃ )拓延到中温阶段(700－500℃ )。目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，不需要高温的条件下实现了中温化，操作温度降到700－500℃。这种新型燃料电池继承了高温SOFC的优点，同时降低了成本。此类陶瓷膜燃料电池具有广阔的应用前景。

琥珀陶瓷隔热膜

2004年8月，基于金属膜对无线电信号的干扰和容易氧化等缺点，我国韶华科技公司携手德国某著名工业研究机构共同开发融入纳米蜂窝陶瓷技术，并将韶华科技独有的真空溅射技术用于陶瓷隔热膜的生产上，创造了独一无二的琥珀陶瓷隔热膜，解决了金属膜无法逾越的技术问题:对无线电信号无任何干扰，特别是卫星的短波信号，绝不氧化，因为陶瓷超乎寻常的稳定性，从而保证隔热性能始终如一:永不褪色，陶瓷隔热膜采用陶瓷固有的颜色，不添加任何颜料，囚此，陶瓷隔热膜绝不会像染色金属会发生褪色现象:超级耐用，陶瓷隔热膜保质期为10年，金属膜一般为5年:经典美感，象琉泊一样的晶莹剔透的美感，色泽柔和，拥有最舒适的视觉效果。琥珀纳米陶瓷隔热膜最先应用于美国的航天飞机和国际空间站，而后广泛应用于汽车、建筑、海事等各个领域。由于技术敏感，直到2003年该产品才在中国销售。

陶瓷膜产业发展概况

陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，其发展可分为3个阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期，于20世纪80年代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜的富集256UF6工厂，以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展的时期。

通过这3个阶段的发展，无机陶瓷膜分离技术己初步产业化。20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料(葡萄酒、啤酒、苹果酒)业推广应用后，其技术和产业地位逐步确立，应用也己拓展至食品工业、生物工程、环境工程、化学工程、石油化工、冶金工业等领域，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。1998年国外网上公布的膜和膜设备生产厂家及经营公司达452家，其中金属膜厂50家，陶瓷膜生产厂94家。

无机分离膜领域所占的市场份额还比较小，1997年美国无机膜市场销售额为1亿美元，其中陶瓷膜占80%左右，仅占膜市场的9% 。另据估计，2004年世界陶瓷膜的市场销售额约超过100亿美元，无机膜的市场占有率占12%。由于陶瓷膜在精密过滤分离中的成功应用，其市场销售额以35%的年增长率发展。

⑥ 超滤膜有哪些分类

超滤膜的分类有很多:
按照膜组件的不同分类:有管式超滤膜，板框式超滤膜，卷式超滤膜和中空纤维式超滤膜。
按照按照压力驱动形式的不同:可以分为外压式和外压式。
膜材料的不同分类:有有机超滤膜和无机超滤膜两种。
有机超滤膜按材质又可以分:
1、聚砜类
如聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚醚砜(PES)等。用这种材料制膜，易成型，膜机械强度好，耐热、耐化学性能也较好，是目前用得较多的材料。
2、聚烯烃类
主要是聚丙烯(PP)和聚丙烯腈(PAN)。同聚砜相似，它的机械和化学性能较好。PAN的腈基是强极性基因，但PAN并不十分亲水，通常引入另一种共聚单体(如醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯)，以增加链的柔韧性和亲水性，从而改变其加工性。
3、氟材料
目前主要用的是聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTEE)，这种材料的超滤膜具有极优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀性性能，使用温度一40~260~C，可在强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用，但成本很高。
4、聚氯乙烯(PVC)
这种材料制造的超滤膜具有优良的机械强度和极佳的化学侵蚀性性能，材料来源广泛、稳定，成本适中，可以制造出优良的超滤膜，尤其是可以制造出在跨膜压差很低的条件下，单位膜面积产水量却很高的超滤膜。例如，海南立升净水科技实业有限公司已生产出在25℃，lm水柱条件下，PVC膜过滤纯水的通量达到400L/(mz.h)(国家十五科技攻关项目)。
5、其他材料除上述材料外，还有聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等。广州超禹整理提供，希望能够帮到你!