陶瓷分离膜支撑体制备技术研究进展
多孔碳化硅陶瓷膜分离技术的应用研究进展
various organic fouling substances [J ].Desalination ,2012,296:81-86.[43]王鹤宁.阴离子交换膜酸传质对丙烯酸丁酯废水双极膜电渗析膜污染的影响[D ].兰州:兰州交通大学,2017.[44]Park J S ,Lee H J ,Choi S J ,et al.Fouling mitigation of anion excha ⁃nge membrane by zeta potential control [J ].Journal of Colloid andInterface Science ,2003,259(2):293-300.[45]Vaselbehagh M ,Karkhanechi H ,Mulyati S ,et al.Tmproved anti ⁃fouling of anion ⁃exchange membrane by polydopamine coating in electrodialysis process [J ].Desalination ,2014,332(1):126-133.[46]Berkessa Y W ,Lang Qiaolin ,Yan Binghua ,et al.Anion exchangemembrane organic fouling and mitigation in salt valorization pro ⁃cess from high salinity textile wastewater by bipolar membrane ele ⁃ctrodialysis [J ].Desalination ,2019,465:94-103.[47]刘小菏,李秋花,葛亮,等.水-乙醇体系对双极膜中间界面层的影响[J ].化工学报,2016,67(1):309-314.[48]焦扬,杨鹏波,丛威.双极膜电渗析质子渗漏相关因素的分析[J ].膜科学与技术,2011,31(6):64-68.[49]黄灏宇,叶春松.双极膜电渗析技术在高盐废水处理中的应用[J ].水处理技术,2020,46(6):4-8.———————————[作者简介]孙文文(1996—),硕士。
碳化硅陶瓷膜的制备及其应用进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期碳化硅陶瓷膜的制备及其应用进展李冬燕1，周剑2，江倩2，苗凯3，倪诗莹3，邹栋3（1 南京科技职业学院化学与材料工程学院，江苏 南京 210048；2 南京工业大学化工学院，江苏 南京 211816；3南京工业大学环境科学与工程学院，国家特种分离膜工程技术研究中心，江苏 南京 211816）摘要：碳化硅陶瓷膜具有耐高温、抗热震、耐腐蚀、高通量、使用寿命长等优势，是环境污染治理领域中的关键材料。
如何制备面向应用过程的高性能碳化硅陶瓷膜已经成为目前的研究热点。
本综述介绍了碳化硅陶瓷膜的成膜方法，包括浸渍提拉法、喷涂法、化学气相沉积法及相转化法。
此外，阐明了各方法的成型机理、影响因素及优缺点等，概述了碳化硅膜烧结技术的机理、特点及研究现状，包括重结晶技术、前体转化技术、原位反应烧结技术及新型烧结技术，其中重点描述了共烧技术的实际应用价值及挑战，利于明晰碳化硅陶瓷膜性能与制备工艺的关系。
并阐明了碳化硅陶瓷膜在高温烟气净化、油水分离、气体分离领域中的应用现状及前景，最后对碳化硅陶瓷膜工业化应用潜力作出展望。
关键词：碳化硅陶瓷膜；制备方法；烧结技术；烟气净化；油水分离；气体分离中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6399-10Progress in preparations and applications of silicon carbideceramic membranesLI Dongyan 1，ZHOU Jian 2，JIANG Qian 2，MIAO Kai 3，NI Shiying 3，ZOU Dong 3(1 School of Chemical and Materials Engineering, Nanjing Polytechnic Institute, Nanjing 210048, Jiangsu, China; 2College of Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, Jiangsu, China; 3 National Engineering Research Centerfor Special Separation Membranes, School of Environmental Science and Technology, Nanjing Tech University,Nanjing 211816, Jiangsu, China)Abstract: Silicon carbide ceramic membranes have the advantages of high-temperature resistance, thermal shock resistance, corrosion resistance, high flux, long service life and so on, which are key materials in the field of environmental pollution control. How to prepare high-performance silicon carbide ceramic membranes for application-oriented processes has become a current research hot spot. In this review, the forming methods of silicon carbide ceramic membranes are introduced, including dip-coating method, spraying method, chemical vapor deposition method and phase inversion method. In addition, the molding mechanism, influencing factors, advantages and disadvantages of each method are elucidated.The mechanism, characteristics and research status of silicon carbide membranes sintering technology aresummarized, including recrystallization technology, precursor conversion technology, in-situ reaction综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1507收稿日期：2023-08-29；修改稿日期：2023-09-11。
陶瓷分离膜支撑体制备技术研究进展
料 颗 粒 和 一 定 比例 的粘 合 剂 、 孔 剂 、 化 剂 等 混 成 矿
合 均 匀后 ， 适 当 压 力下 干压 （ 干压 ） 型 ， 经 在 半 成 并
干燥 、 烧后 ， 焙 即可制 得 支撑体 材 料 。曹 力 等通过 此 法 制得 了具 有较 高强 度 、 孔隙 率 为 ４ ％－ ０ ４ ６ ％的平 板
目前 国 内 只有 少 数 几 家 单 位 掌 握 了支 撑 体 的 制 备
技术 ， 与世 界 先进水 平 尚有一 定 差距 。
１ 支 撑体 的 制 备 方 法
目前 ， 于 支撑 体 的制 备 方 法 较 多 ， 于 不 同 关 对 的构 型采 用 不 同的成 型方 法 。
１１ 干压 （ 干压 ） 型法 ． 半 成 干压 （ 干 压 ） 型 法 是 在 金 属 模 具 中 加 人 骨 半 成
陶瓷分 离膜支 撑体 制备技术研究进展
李 鹏 刘有智 章德玉 康荣灿
（ 中北 大 学化 学工程技 术研 究 中心 ， 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １
摘要 介 绍 了几 种 无 机 陶 瓷 支撑 体 的 制 备 方 法 ， 评述 了这 些方 法 的优 缺 点 。探 讨 了制 备 过
程 中的 几 个主 要 因素 对 支撑 体 的孔 径 大 小及 其分 布 、 隙 率 、 空 机械 强度 等 重 要 参 数 的 影 响 。
人们 的广 泛关 注 。 陶瓷分 离膜 是 由起 分 离作 用 的顶 膜 和起 支撑 作用 的 支撑体 所组 成 。顶 层 分离 膜 的性 能 不仅 取 决 于涂 膜 液 的质 量 和 涂 膜过 程 的控 制 ， 还 与 支撑 体 的 表 面质 量 以及 微 观 结 构参 数 （ 径 大 小 孔 及 其分 布 、 空隙率 等 ） 密切 相关 ０。 外 ， ］此 支撑 体 还必 须 具 备一 定 的机 械 强 度 ，以满 足 膜分 离 器 的 组装 、 操 作方 面 的要求 。Ｂｅｈ ｕ ｅ Ｐ Ｍ 等 认 为制 备 高性 ｉ ｅｖ ｌ ｓ
多孔陶瓷膜支撑体的研究现状及发展
多孔陶瓷膜支撑体的研究及发展化学与化工学院材料学严李2012021290摘要：本文主要介绍了陶瓷膜支撑体的制备方法和影响支撑体各方面性能的主要因素，指出了现在制备陶瓷膜支撑体存在的问题和以后的研究方向。
关键词：陶瓷膜支撑体；成型方法；粒径；成孔剂；添加剂陶瓷膜的优良性能和广阔的应用前景已引起人们的广泛关注。
陶瓷分离膜是由起分离作用的顶膜和起支撑作用的支撑体所组成。
顶层分离膜的性能不仅取决于涂膜液的质量和涂膜过程的控制，还与支撑体的表面质量以及微观结构参数（孔径大小及其分布、空隙率等）密切相关此外。
支撑体还必须具备一定的机械强度，以满足膜分离器的组装、操作方面的要求。
以及可控的微观结构方面的要求。
另外，复合陶瓷膜的研究还要考虑支撑体的热胀系数与其担载的无机膜相一致，以保证陶瓷膜制备过程中支撑体与膜良好的热匹配性能，防止烧结及使用过程中膜层的脱裂。
1 支撑体的制备方法目前，关于支撑体的制备方法较多，对于不同的构型采用不同的成型方法。
1.1干压（半干压）成型法干压（半干压）成型法就是一种金属粉末和陶瓷粉末的成型方法，就是将干粉坯料填充入金属模腔中，施以压力使其成为致密坯体。
首先，通过加入一定量的表面活性剂，改变粉体表面性质，包括改变颗粒表面吸附性能，改变粉体颗粒形状，从而减少超细粉的团聚效应，使之均匀分布；加入润滑剂减少颗粒之间及颗粒与模具表面的摩擦；加入黏合剂增强粉料的粘结强度。
将粉体进行上述预处理后装入模具，用压机或专用干压成型机以一定压力和压制方式使粉料成为致密坯体。
干压成型的优点是生产效率高，人工少、废品率低，生产周期短，生产的制品密度大、强度高，适合大批量工业化生产；缺点是成型产品的形状有较大限制，模具造价高，坯体强度低，坯体内部致密性不一致，组织结构的均匀性相对较差等。
1.2 注浆成型法是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性，将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆，然后注入多孔模具内（主要为石膏模），水分在被模具（石膏）吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层，脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体，此种方式被称为注浆成型。
新型低成本多孔陶瓷分离膜的制备与性能研究的开题报告
新型低成本多孔陶瓷分离膜的制备与性能研究的开题报告
一、研究背景
膜分离技术因为其高效、节能、环保等优点，已经成为一种重要的分离和净化方法，被广泛应用于饮用水处理、废水处理、生化制品制备等领域。
其中，多孔陶瓷膜
因为其良好的物理化学性质，在高温、高压、强酸、强碱等极端环境下都能够保持其
分离性能，因此成为研究热点之一。
但是，由于传统的多孔陶瓷膜制备工艺较为复杂，成本较高，因此研究一种低成本的制备方法显得尤为重要。
二、研究目的
本研究旨在开发一种低成本的多孔陶瓷分离膜制备方法，并研究其分离性能和机理，为多孔陶瓷膜在饮用水处理、废水处理等领域的应用提供技术支持。
三、研究内容和步骤
（1）选择合适的陶瓷材料：考虑到多孔陶瓷膜需要具有优异的化学稳定性、机
械强度和热稳定性等特点，本研究选取氧化铝、二氧化硅、氧化锆等材料进行研究。
（2）制备多孔陶瓷膜：本研究将采用溶胶凝胶法、电泳沉积法等方法制备多孔
陶瓷膜，探究其制备工艺参数对多孔结构和性能的影响。
（3）评价多孔陶瓷膜的性能：本研究将采用水通量、割切强度、截留率等指标
评价多孔陶瓷膜的性能，并对其分离机理进行研究。
四、预期成果
本研究预期通过优化多孔陶瓷膜制备工艺，制备出低成本、高性能的多孔陶瓷分离膜，并深入研究其分离机理，为多孔陶瓷膜在饮用水处理、废水处理等领域的应用
提供技术支持。
Al2O3多孔陶瓷微滤膜支撑体制备
Al2O3多孔陶瓷微滤膜支撑体制备作者：赵永斌来源：《科技创新导报》2020年第33期摘要：为了降低Al2O3多孔陶瓷微滤膜支撑体的烧结温度和制作成本，以高铝粉煤灰和100μm以细的Al2O3粉料为原料，原位反应烧结制备了莫来石-刚玉多孔陶瓷。
实验结果表明：生成的莫来石含量随着粉煤灰的加入量的增大而增多。
在1500℃下保温6h即可获得孔隙分布均匀、孔径在微米尺度的Al2O3多孔陶瓷微濾膜支撑体，比纯氧化铝多孔瓷烧结温度降低了300℃以上，氧化铝用量可减少40%，而关键使用性能并未降低，可有效降低氧化铝多孔支撑膜的制作成本。
关键词：陶瓷膜多孔支撑体氧化铝粉煤灰中图分类号：TQ174.758.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）11（c）-0072-05Preparetion of Al2O3 Porous Ceramics MembraneZHAO Yongbin（The Materials Department of Xi'an Passenger Train Depot of China Railway Xi'an Bureau Group Co.， Ltd.， Xi'an， Shaanxi Province， 710014 China）Abstract： In order to reduce the sintering temperature of alumina membrane support and the cost of goods manufacture， mullite-corundum porous ceramics were prepared by in-situ reaction sintering using high-alumina fly ash and ～100μm Al2O3 as starting materials. The results show that the content of mullite increases with the content of fly ash increasing. The porous ceramics with uniform pore in micron scale distribution sintered at 1500 ℃ for 6h has high permeability which was reduced 300 ℃ than pure alumina， and the consumption of Al2O3 was reduced by 40%. However，the key performance is not reduced， which can effectively reduce the production cost of alumina porous supporting membrane.Key Words： Ceramic membrane; Macroporous support; Alumina; Fly ash多孔陶瓷膜具有比高分子膜更优异的耐酸碱、耐高温、耐高压等优点，在石油、化工、食品、生物、环保等诸多领域得到广泛应用[1]，因此已成为多孔支撑体的优选材质。
TiO_2多孔陶瓷膜支撑体的制备与表征_马维
机械 2011年第09期 总第38卷 工程材料应用 ·65·——————————————— TiO 2多孔陶瓷膜支撑体的制备与表征马维，曾凡苏，陈志，李建明（四川大学 化工学院，四川 成都 610065）摘要：以二氧化钛为原料制备多孔平板陶瓷膜。
制备过程中以翘曲率为实验指标进行正交实验，考察去离子水用量、成型压力、烧结温度对膜片成型性能的影响，并利用扫描电镜（SEM ）观测膜片微观结构。
结果表明：这三个因素分别对TiO 2陶瓷膜翘曲率的影响显著，且以烧结温度的影响最大；除成型压力与烧结温度的交互作用对翘曲率有较小影响外，其余因素间交互作用无影响；在实验范围内，采用去离子水量3.3 ml/12 g TiO 2、压力0.5 MPa 、烧结温度1250 ℃制备的TiO 2陶瓷膜翘曲率最小，该操作条件制备得到的陶瓷膜结构致密，平均孔径为1～2 μm 。
关键词：TiO 2陶瓷膜；翘曲率；正交实验中图分类号：TQ051.8+93 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2011) 09－0065－05Preparation and characterization of Titania microporous supportMA Wei ，ZENG Fan-su ，CHEN Zhi ，LI Jian-ming( School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China )Abstract ：The microporous ceramic membranes were prepared with titania powder. During the preparation of the membranes, the orthogonal experiment was carried out to investigate the influence of the amount of the deionized water, pressure for molding and the sintering temperature on the warp rate of the membrane. The microstructure of a membrane was then observed by SEM. The results show that the warp rate is significantly affected by the independent action of the three factors, respectively, of which the sintering temperature is the most significant factor. By the way, the warp rate is somewhat affected by the interaction between the pressure for molding and the sintering temperature. Furthermore, the warp rate is least when the amount of deionized water is of 3.3ml/12gTiO 2, the pressure is of 0.5MPa, the sintering temperature is of 1250 ℃. And the membrane prepared under the optimization conditions is firm and uniform and its mean pore size is of 1-2 μm 。
高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体及其制备方法[发明专利]
![高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/73e07a1fba0d4a7302763af2.png)
专利名称：高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：李建保,梁龙,林红,郭钢锋,何明生
申请号：CN200610011191.7
申请日：20060113
公开号：CN1793040A
公开日：
20060628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高强度无机分离膜用多孔陶瓷支撑体及其制备方法。
所述陶瓷支撑体含有预制的碳化硅骨料，粘结剂和造孔剂；所述碳化硅骨料的重量百分比为90－95％，所述粘结剂的重量百分比为5－10％，所述造孔剂的体积百分比为35－50％。
所述制备方法是在预制的β相碳化硅骨料粉末中加入粘结剂和造孔剂，球磨、干燥、干压或冷等静压成型；将成型后的粉体进行无压烧结，烧结温度为1280－1360℃，保温时间2－6小时。
由于本发明通过原料的严格分级形成骨料并利用特殊工艺添加粘结剂和造孔剂等技术，能大大提高多孔材料的强度及孔隙率。
所制备的碳化硅多孔陶瓷具有膨胀系数低，抗热震性强，高温下良好的机械和化学稳定性等优异性能。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市北京100084-82信箱
国籍：CN
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高性能氧化铝陶瓷膜支撑体的制备及表征
3~20μm 的高纯α-Al 2O 3（纯度>99%）为主原料，采用立式真空挤出成型，热泵干燥和高温烧结的方法制备氧化铝陶瓷膜支撑体。
研究不同烧成温度对支撑体性能的影响，通过测试样品的吸水率，孔隙率，体积密度，耐酸、碱腐蚀质量损失率，耐酸、碱腐蚀强度，扫描电镜和纯水通量对支撑体的结构和性能进行表征。
结果表明：采用立式真空挤出成型，热泵干燥的工艺，在高温电炉中设置1500℃保温2h 烧成可制备出高性能的氧化铝陶瓷膜支撑体，经测试，支撑体具有高的孔隙率和优良的耐酸、碱腐蚀性能，孔径分布窄且具备非常高的纯水通量。
支撑体；挤出成型；热泵干燥；表征1前言无机陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好（耐酸碱、耐有机溶剂）、机械强度高、抗微生物能力强、孔径分布范围较窄、分离效率高等特点，广泛应用于环保水处理、化工与石化、食品、制药、造纸、冶金等行业，适用于固液分离、油水分离、除杂分离、切削液回收和纯水浓缩等领域，成为当代高新技术领域的竞争热点之一[1]。
支撑体的化学稳定性（耐酸、碱腐蚀性能）、孔隙率和机械强度在无机陶瓷膜中起决定性作用。
氧化铝材质支撑体具有优良的耐酸、碱腐蚀性能，是目前最流行的商品膜支撑体之一[2]。
传统的氧化铝支撑体氧化铝含量较低（约90%），添加较多的低熔点铝硅酸盐（如粘土）为助烧剂和增塑剂，泥料成型性能较好，但是产品耐酸、碱腐蚀性能较差，使用寿命短[3]。
本文以高纯氧化铝为主原料，制备出高铝含量（99%Al 2O 3），具有耐酸、碱腐蚀性能优良，高孔隙率的氧化铝陶瓷膜支撑体。
2原料、试剂和仪器原料：氧化铝，高岭土，二氧化锆，二氧化钛，氧化钡，羧甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，淀粉，石墨粉，甘油，棕榈油，增塑剂。
试剂：20%H 2SO 4溶液，10%NaOH 溶液。
仪器：电子天平，电动混料机，立式真空挤出机（型号：JC-20L ），热泵干燥房，高温电炉（型号：KSS-1800），吴泽霖，王斌，陈家才，王静（佛山陶瓷研究所股份有限公司，佛山528000）研究与探讨Research &Discussion扫描电镜（型号：VEGA3SBH ），水通量检测仪（型号：Tcm-1），膜性能测试仪（型号：OSMO Inspector 2.0）。
具有梯度孔结构多孔陶瓷膜支撑体的制备-IngentaConnect
尹洪峰等：气化炉渣合成Ca-α-Sialon–SiC复相陶瓷· 239 ·第39卷第2期具有梯度孔结构多孔陶瓷膜支撑体的制备漆虹，江晓骆，李世大，韩静(南京工业大学膜科学技术研究所，材料化学工程国家重点实验室，南京 210009)摘要：采用平均粒径为0.56µm的Al2O3为原料，研究了不同固相含量的Al2O3悬浮液的流变性能。
在此基础上，釆用含10%(质量分数，下同) Al2O3的悬浮液，通过重力沉降和真空抽吸过程，成功制备出具有梯度孔结构的片状Al2O3支撑体。
对具有梯度孔结构支撑体的微观结构进行了表征，并研究了支撑体的孔隙率和渗透性能随烧成温度的变化。
结果表明：以固相含量为10%的Al2O3悬浮液，通过调节其流变性能，可以通过重力沉降和真空抽吸的方法制备出具有梯度孔结构的支撑体，其渗透通量高于具有均匀孔结构的支撑体，在烧成温度为1100℃时，梯度支撑体的纯水通量约为75 L/(m2·h·MPa)。
关键词：陶瓷膜；多孔氧化铝支撑体；梯度孔结构；重力沉降中图分类号：TQ174；TQ050.4+21 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)02–0239–07Fabrication of Ceramic Membrane Support with Gradient Pore StructuresQI Hong，JIANG Xiaoluo，LI Shida，HAN Jing(Membrane Science and Technology Research Center, State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering,Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China)Abstract: Rheological properties of suspensions with various mass fraction of alumina (with average particle size of 0.56µm) were investigated. The effect of mass fraction of Al2O3 suspension on the pore structures of support was also studied. The alumina disk supports with gradient pore structures were successfully fabricated by using 10% in mass Al2O3 suspensions through sedimentation and subsequent vacuum filtration. The porosity and permeability of the supports as a function of sintering temperature was studied and compared with the data cited from references. The pure water flux of the supports with gradient pore structures is about 75 L/(m2·h·MPa), which is higher than that of the supports with uniform pore structures.Key words: ceramic membranes; porous alumina support; gradient pore structure; sedimentation纳滤过程在净化脱盐、医药工程、污水处理等方面有着广泛的应用。
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支撑的坯体是以颗粒堆积的方式成型的，其机 械强度还无法达到应用要求， 必须要通过高温烧结， 使坯体中的颗粒粘结在一起 ， 增强其机械性能。 在此 过程中， 还伴有孔径与孔隙率的变化。因此， 对烧成 制度要综合考虑，以达到支撑体机械性能和渗透性 能相统一。 烧成制度包括温度制度 、 气氛制度和压力 制度［。 ［ 对于采用固态粒子烧结法制备支撑体而言， １ ８ １ 则主要考虑温度制度。 对不同材质不同添加剂的支撑体来说，升温速 率、烧成温度、保温时间和降温速率均有一个最佳 值。对同一支撑体， 烧结过程中， 升温速率一般来讲 也是不一样的， 尤其对在成孔剂烧失阶段， 为防止气
注浆成型法制备了孔径＜５ ｝ ４０ Ｌ ｍ系列多孔陶瓷孔
过滤材料，考察了的成孔剂的量对多孔陶瓷孔径大
２０ 年第 １ 卷第 ３ ０６ ３ 期
化工生产与技Ｐｏｕｔｎ Ｔ ｈｏ ｇ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ ｏ
小及分布的影响， 得出随成孔剂量增加， 孔隙率上 升， 强度降低［。丁祥金等用挤出成型法制备 Ａ２３ １ ４ １ １ ０ 质量分数＞９ ９％的多孔支撑管中， 用硬脂酸铝为成孔 剂， 得出合适的成孔剂加人量在 ５ 巧％ ％一 之间［； １王 ５ １
助剂， 如阿拉伯树胶、 水玻璃等以获得良好的塑性； 为了防止浆料聚沉， 还要加人聚乙烯醇等其他添加
剂。将制备好的浆料注人（ 有吸水性的石膏模型 满）
１ 支撑体的制备方法
目前 ， 关于支撑体的制备方法较多 ， 对于不同 的构型采用不同的成型方法。 ， 干压（ ． ， 半干压） 成型法 干压（ 半干压） 成型法是在金属模具中加人骨 料颗粒和一定比例的粘合剂、 成孔剂、 矿化剂等混 合均匀后， 在适当压力下干压（ 半干压） 成型， 并经 干燥 、 焙烧后， 即可制得支撑体材料。曹力等通过此 法制得了具有较高强度 、 孔隙率为 ４ ％－０ ４ ６％的平板
陶瓷膜的研究还要考虑支撑体的热胀系数与其担 载的无机膜相一致， 以保证陶瓷膜制备过程中支撑 体与膜良好的热匹配性能， 防止烧结及使用过程中 膜层的脱裂［ ［ ３ ］ ０ 然而， 由于商业利益等原因， 关于支撑体的制
备方法和研究及应用技术直到近几年才略有报道。 目前国内只有少数几家单位掌握了支撑体的制备 技术 ， 与世界先进水平尚有一定差距。
２ 支撑体性能的主要影响因素
对陶瓷支撑体性能， 一般从宏观和微观 ２ 方面
进行考察。 从宏观方面主要考察其机械性能和气、 液 透过通量等 ；从微观方面则主要考察微孔大小 、 形 状、 分布及孔隙率等。综合 ２方面的情况 ， 具体研究
在分离过程中， 起过滤作用的主要是顶膜， 支撑 体则主要起支撑顶膜作用。这就要求支撑体具有良 好的微结构， 适宜的孔径大小和分布， 较高的孔隙率 和机械强度。单纯靠粉料堆积形成的微孔是难以满 足要求的。 因此， 必须添加一定粘度和一定数量的成 孔助剂， 通过高温烧失形成微孔而得到孔隙率高、 性 能优 良的陶瓷支撑体。 成孔剂的种类主要分无机和有机 ２ 类。无机造 孔剂有碳酸按 、碳酸氢钱、氯化钱等高温可分解盐 类， 以及其他可分解化合物如 ＳＮ， ｉ４ ３ 或无机碳如煤 粉、 碳粉等。有机造孔剂主要是一些天然纤维、 高分 子聚合物和有机酸等 ， 如锯末 、 、 蔡 淀粉 、 聚乙烯醇 、 尿素、 甲基丙烯酸甲醋、 聚氯乙烯和聚苯乙烯等。 另外 ， 还有发泡剂如烷基苯磺酸盐等。 成孔剂的 种类很多，不同的种类和加人量对支撑体性能有很 大的影响。 因此， 需要根据支撑材质和应用要求选择 合适成孔剂及加人量。 王连星等以刚玉为骨料， 以碳粉为成孔剂， 采用
丁祥金等采用球形和非球形 Ａ２３ １ 粉料，探讨 ０ 了挤出成型中粉料颗粒形貌对多孔支撑体的性能影 响， 得出： 初始粉料的形貌影响粉料的堆积密度 ； 球 形粉料可以按球形堆积的形式形成支撑体 ，使密度 增大， 气孔率变小， 不利于制备高气孔率的支撑体 ， 而且球形粉料颗粒间的接触面积较少，不利于支撑 体的烧结和强度， 但是球形粉料形成的孔形状规则， 易于使支撑体整体均匀化 ， 在高温烧结下， 种形貌 ２ 的粉料对透气度没有影响［０ ［ １ ３ ］
２０ 年第 １ 卷第 ３ ０６ ３ 期
化Ｉ生产与技术
Ｃｅｉｌ ｄｃｏ ａｄ ｈｏｇ ｈｍｃ Ｐ ｕｔｎ Ｔｃｎｌｙ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ ｏ ｏ
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陶瓷分离膜支撑体制备技术研究进展
李 鹏 刘有智 章德玉 康荣灿
（ 中北大学化学工程技术研究中心， 太原 ００ ５ ） ３０ １
２２ 成孔剂 ．
膜管， 制出的膜管孔隙率高（ ２ ） （ ％， ＞ ４ 孔径分布均匀，
抗张强度大（ 爆破压力＞ ． Ｍ ａ［ ４ Ｐ ）。李健生等也用 ５ ９ ｌ 该法制备出外型为六边形的 １ 通道 Ａ２ 支撑体Ｐ ９ １３ ０ ９ ０ 中北大学膜技术研究中心也用此法成功研制出性能 优良的 １ 通道 Ａ２３ ９ １ 支撑体［１ ０ １０ ， １
孔隙率。 ２３ 烧结添加剂 ． 目前支撑体材料主要以氧化铝为原料 ，而对于
高纯 ａ Ａ２３ － １ 要在 １ ０ ７０℃以上才能完全烧结， ５ 达
到烧结初期也需要 １ ０℃。实际操作困难 ， ６ ０ 对焙
烧设备要求高， 且能源消耗大。 因此必须选择添加剂 以使烧成温度降低，同时又使烧成的制品具有良好
以一次获得孔径由大到小逐渐过渡的梯度管 ， 既可
直接作为微滤膜管， 也可以作为支撑体管， 但此工 艺难以制出多通道膜管［； ［ 张文龙等也报道了用脱 ６ ］ 外模熔模芯的注浆成型新工艺， 成功制备出平均孔
径 １ ， ｝ 孔隙率为４％ －１ ３ Ｌ ， ｍ ３ 的ａＡ２ 陶瓷膜支撑体， ０
可直接用于工业微滤过程， 其进一步修饰后可用于
而增大［ ９ ］ ０
、 Ｙ ， ａ －９ ／， ／
图１ 挤出成型法制备出多通道陶瓷膜支撑体的工艺流程
物料的性能是制备高质量支撑体的关键因素之
一。由于 Ａ必３ １ 无塑性， 只有添加一定量的增塑剂 ， 如聚乙烯醇（Ｖ ） Ｐ Ａ 和邻苯二甲酸二丁酷等， 才能达 到挤出成型的目的。 支撑体的制备工艺（ 如原料粉与 添加剂的混合方式、炼泥方式、陈化过程和干燥方 式） 对支撑体的性能也有重要的影响。另外 ， 成型模 具对支撑体的制备也有一定的影响。由于塑性泥料 具有一定的流变性，在压力下经过不同成型模具时 具有不同的流动特性。而泥料流动速率的变化会影 响到挤出管的质量。 因此， 制得合适的挤压成型模具 也能提高支撑体的性能。 李小斌等提出成形模具中口型倒角的大小影响 泥料流动速率的差异和挤出压力的变化 ，从而影响 挤出管的质量，花芯的设计则影响挤出管壁的均匀 度和光洁度等， 详细规律还有待于进一步研究［ 王 ８ ］ 。 焕庭等用此法成功制备出管状单通道和多通道陶瓷
状支撑体〔 郑康成等在此基础上进一步改进， ４ ］ ； 用沉
降一 压片法和筛分一 压片法制得了圆板状 ａ Ａ２３ －１ 陶 ０
瓷膜载体［ ［ ５ ］ ０ 干压（ 半干压） 成型法制作的产品具有光洁度 较高、 结构紧密、 均匀且机械强度高等特点， 适合制 备平板状 、 片状微孔陶瓷支撑体 ， 但很难压出管状 产品。 １ 注浆成型法 ． ２ 注浆成型法需制备具有 良好流动性和稳定性 的浆料。由于 Ａ２３ １ 为痔性料 ， ０ 这就需要加人适当的
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陶瓷膜 的优 良性能和广阔的应用前景 已引起 人们的广泛关注。陶瓷分离膜是 由起分离作用的顶 膜和起支撑作用的支撑体所组成。顶层分离膜的性 能不仅取决于涂膜液的质量和涂膜过程的控制 ， 还 与支撑体的表面质量以及微观结构参数（ 孔径大小 及其分布、 空隙率等） 密切相关川 此外， 。 支撑体还必 须具备一定的机械强度 ，以满足膜分离器的组装 、 操作方面的要求。Ｂｅｈｕｅ Ｐ 等认为制备高性 ｉ ｅｖｌ ｓ Ｍ 能支撑体必须满足较高的孔隙率、 较强的机械强度 以及可控的微观结构 ３ 个方面的要求［ 另外， ［ ２ １ 。 复合
此法的制备方法如图 １ 所示 ，将粉体骨料与一 定量的添加剂（ 如粘结剂、 分散剂 、 增塑剂、 润滑剂 、
成孔剂等） 均匀混合、 真空炼泥、 陈化， 制得泥料。将
所得泥料加人真空挤出机 ， 在一定压力下挤出成型， 经干燥烧结后 ， 制得支撑体。
ａ Ａ２３ －１ ０
添加剂
对支撑体性能的影响因素，以制出最佳性能的支撑 体膜管。 ２１ 粉料粒径和粉料形貌 ． 对多孔陶瓷支撑体来说，不同的粉料粒径及粒 径分布和粉料形貌有不同的堆积方式 ，对微孔的形 成有很大的影响，从而对支撑体的密度及孔径分布 和机械强度均有影响。 刘敏等研究 ｒ： Ｚ０ 微孔陶瓷支撑体后认为平均 孔径与粉料粒径成正比关系， 粉料越细， 气孔孔径越 小， 粉料粒径越均匀， 孔径分布范围越窄［。王焕庭 ［ １ ２ １ 等在研究氧化铝支撑体时，同样也发现在制备条件 相同情况下，原料粉的粒径大小对试样孔隙率影响 不太大，而试样的平均孔径却随着原料的粒径增大
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中， 停留一段时间， 待浆料吸附于石膏模型上， 得到 一定厚度的坯体后 ， 再将多余的浆料倒出， 坯体在 模型内固定下来。待石膏吸去一部分水分 ， 坯体出 现一定的收缩后，脱膜得到生坯体，然后干燥、 烧 结、 加工， 即可得到支撑体材料。 但由于浆料不易控制和脱模困难等原因， 制得 的坯体容易开裂变形 、 产生针孔 ， 甚至有塌方等缺 陷。黄肖容等开发了熔模离心法制备高纯氧化铝支 撑体技术，利用离心力使粉料附于模具内成型， 可
摘要 介绍了几种无机陶瓷支撑体的制备方法， 评述了这些方法的优缺点。探讨 了制备过 程中的几个主要因素对支撑体的孔径大小及其分布、 空隙率、 机械强度等重要参数的影响。 并指出目 前无机陶瓷支撑体的研究过程中存在的主要问题及今后的研究方向。 关键词 陶瓷膜； 支撑体； 制备； 研究进展 中图分类号 Ｔ １ ． Ｑ １ ７ ４ 文献标识码 Ａ