无机膜的发展现状与展望

项 对 这 一 重 要 项 目进 行 研 究
,
,
。
我国
“
”
也 已列
,
降才 具 有 竞 争 力 目前 最 好 的 产 品 是 前 苏 联 制 造 的 合金 管
,
。
目前 开 发 的 致 密 透 氧
四 厚 在
,
,
℃下 可 承 受
,
压力
。
,
膜 其 材 料 已 从 单 一 的钙 钦 矿 型 发 展 至 非 钙 钦 矿 型
于石 油 化 工 和 化 学 工 业 因 此 用 于 渗 透 蒸 发 的 分 子
姗 ℃下 尚 有 较 好 的 稳 定 性
,
钾
等
,
出一 种 新 的 制 备 含 低 熔 点 化 合 物 的 涂其 他组 分 由这 种 方 法 制 备 的
一
合金膜 首先
一
筛 膜 的 制 备 是 多 孔 膜 制 备 研 究 的 热 点 同样 用 于 膜 催 化 反 应 的 致 密 透 氧 膜 将 有 可 能低 成 本 地 实 现 天 然 气 的 化 学 转 化 改 变 目前 的 石 油 化 工 的原 料 路 线 与
常 工蹬屏
刁肖
卒第 娜
具有 明显 的效 果 对 二 甲 苯 同分 异 构 体 的 分 离 系 数 刀 超过 巧 人 法 制备 仇 膜进 即 等图 对 撇
。 一
,
卿
的方 法 制 备 厚 度 在 亚 微 米 级 的 新 方 法
,
,
吴 立 群 等 提 出 采 用 光 催 化的 方 法 在 氧 化 钦 超 滤 膜 上
一
。
这 种 方 法 与 传 统 的 无 电 子 电镀 方 法 相 结
。
仇 膜和
膜
。
,
并用 于造 纸 厂废 液
合 可 以制备 出超 薄 的致 密 金 属 膜
, ,
尽 管金 属膜 的
,
中的色 素 和 有 毒物 的脱 除
制备 已 具 有 相 当 的 研 究 基 础 但 其 在 高 温 下 的 稳 定
法 制备 的分 解 反 场
,
从场
,
,
场
。
,
仇
,
膜 则 以溶胶 凝胶
“
,
性 能 日益 受 到 重 视 采 用 无 机 膜 强 化 反 应 过 程 的 膜 催 化 技 术 以 及 高 温 气 体 膜 分 离 技 术 的研 究 成 为 多 学
法制备的
”
国外 商 品化 的 多 孔 滤 膜 已 达 到 较 完
,
善 的 程 度 我 国 已 将 陶瓷 微 滤 和 超 滤 膜 列 人 国 家 九
工学 院的马忆华
,
、
定 的选 择 渗 透 性
,
。
美国
,
压 有机溶剂 和强 酸 强 碱 体 系 表 现 出有机 膜所不
、
、
,
教 授 和 台湾 工 业 研 究 院 合 作 采 用 多 孔 不 锈 钢 为 载
具备 的功 能
。
体 制备 把 及 其合 金 膜 其 优 点 是 密 封 方 便 现 已 进
,
,
。
关 键词
无 机 膜 的研 究 始 于
世纪
年代 其发展 可
、
,
已经 商 品化 的多孔膜 主要 是 超 滤 和 微滤 膜 其
,
分 为 三 个 阶 段 用 于 铀 同位 素分 离 的 核 工 业 时 期 液
制备方法 以 粒 子 烧 结 法 和 溶胶 凝 胶 法 为 主
,
一
。
前者
体 分离 时 期 和 以 膜 催 化 反 应 为 核 心 的 全 面 发 展 时
, ,
、 、 、 、 、
烧 结 法 制 备 陶 瓷 膜 的 关键 在 于 有 品 质 优 良的 多 孔 支
撑 体 和 粒 径 分 布 均 一 的 微 粉 在 涂 膜 过 程 中必 须 充 分重 视 膜 层 与 支 撑 体 结 合 的 界 面 以 尽 可 能 提 高 膜
的水 通 量 和 降 低 膜 污 染
国家 资 源 开 发 密 切 相 关 成 为 致 密 膜 研 究 的 核 心 内
, , ,
,
在 多孔 支 撑 膜 上 涂 上 一 层 这 种 低 熔 点 组 分 然 后 喷
合金 膜 仅 扩
・
脚厚
,
,
在 粼刃 ℃下 的 透 氢 速 率 为
,
衬
、
。
金
属膜 大 规 模 应 用 的 必 备 条 件 除低 造 价 高 温 稳 定 性
期
。
主要 用 于 制 备 微 孔 滤 膜 应 用 广 泛 的 商 品 化
从马
通 过 这 三个 阶段 的发 展 无 机 膜 分 离 技 术 已 初
, ,
、 、
,
膜 即 是 由粒 子 烧 结 法 制 备 的
。
研究 结果 表 明 粒子
步 产业 化 尤 其 是 陶 瓷 膜 八 十 年 代 初 期 成 功 地 在 法
行 了长期研究 其制 备 的溶胶胶 粒 在
,
左右 制
的
,
制 备超 薄 金 属 把 膜 的 方 法 回 膜 厚 度 在 亚 微 米 级 范
围 其 特 点 在 于 厚 度 控 制 十 分 方 便 制 备过 程 简单 易 于放大
, , , ,
成 的膜 平 均 孔 径
于
,
膜 的截 留相对 分子 质 量低
等 声 称他 们 已 能 制 备 出孔 径 左右 的
制 膜的 备
无机膜 的制备 涉及材 料 领 域 的理论 和 方 法 主
要 制备技 术 有 采 用 固 态 粒 子 烧 结 法 阮
,
断深 人 其 主 要 目的 是 希 望 用 这 种 方 法 制 备 出 孔 径 小于
一
的纳滤 膜 和气体 分离 膜
,
。
一 般 来 说 常用
,
溶胶 凝胶 法 制 备 微 孔 膜 更 倾 向 于 聚 合 路 径 几 如 等 川 采 用 聚合法 制 备 出 仇 溶胶 在
、
, , ,
,
,
。
目前 开 发 的 商 品 化 微 滤 膜
,
主 要 有 氧 化 铝 氧 化 钦 和 氧化 错 膜 其 制备 技 术 相 对
的年增 长率发展
,
成 熟 重 大 创 新 突破 的 机 会 不 多 如
一
。
商 品 化 的 超 滤膜
一
,
着
。
在 发 展 液体分 离 膜 的 同时 无 机 膜 优 异 的材 料
能在 高温 下稳 定 的金 属 膜
的
。
合 天 然 气 的 综 合 利 用 进 行 大规模 的 研 究 开 发 该 项
目涉 及 美 国一 些 著 名 大 公 司 国 家 实 验 室 和 大 学 研
、
,
一 般认 为用 于 场 分离
,
膜 仅在厚度 小 于
,
脚
并且能 承受
的压
究经 费数亿美元 可 见 其重要 性
, ,
,
,
,
。
采用 溶胶 凝 胶 法 制
一
薄 金 属 及 其合 金 膜 和 具 有 离 子 电 子 混 合 传 导 能 力 的
固体 电解 质 膜 是 研 究 的 热 点
。
备沸 石 膜 的研究 也 正 在 发 展 可 以 采 用 水 基 或 醇 基 溶 剂 制 膜 制 出 的膜 对 烃 及 烃 类 同分 异 构 体 的 分 离
,
除
法 以外 化学气相 沉积
。
,
性 问题 一 直 未 能很 好 地 解 决 限 制 其 发 展 这 需 要 多
学 科 的 科 学 家 相 互 合 作 共 同解 决 这 一 难题
, , ,
微 孔 膜 日益 受 到 重 视
,
,
利用
和
。
应在 多孔 支 撑 管微孔 内表 面 沉 积 出 进行
,
仇 复合
仇 仇膜
面 在 多 孔 膜研 究 方 面 进 一 步 完 善 已 经 商 品 化 的无
机超 滤 和 微 滤 膜 发 展 具 有 分 子 筛 分 离 功 能 的 纳 滤 膜 气 体分 离膜 和 渗 透 蒸 发 膜 在 致 密 膜 研 究 中 超
、
,
合 物 网络 叠 合 严 重 膜 的 孔 径 就 越 小 制 出 的 膜具有 明 显 的 分 子 筛 分作 用
金属膜主
、
,
,
。
美
、
,
致 密 膜 主 要 有 金 属 和 固体 电解 质 膜
、
, ,
国能源部
制定 的
,
计 划 中就 将 离子
,
要 以 金 属 把 银 及 其 合 金膜 为 主 由 于 其 通 量 与 膜 厚
电 子 混 合 导 体膜 和 质 子 导 体 膜 的 开 发 作 为 重 点 结
成 反 比 所 以 目前研 究 的 重 点 在 于 制 备 超 薄 的 并 且
。
从
体微 孔 的 渗 透 过 程 而 催 化 剂 浓 度 则 是 对 缩 合 反 应
速 度 实行 控 制 从 而 控 制 了 胶 束 的 渗 透 以 及 干 燥 过 程 中聚 合 物 网络 的叠 合过 程 缩 合反 应 速 度慢 则 聚
, , ,
发展 趋 势 来 看 膜 制 备 技 术 的 发 展 主 要 在 以 下 二 方
五 重 点科 技 攻 关计 划 之 中 开 发 的 陶 瓷 膜 已 在 实 际
科 的研 究 热 点 催化反应
。
。
就 目前 现 状 而 言 无 机 膜 的 研 究 与
、 、
,
应 用 可 分为三个 领 域 膜 的制备 分 离 膜 的应 用 膜
中获 得 成 功 的 应 用 初 成 产 业
一
,
,
。
近年来对 溶 胶 凝 胶 的成 膜 机 理 的研 究 尚在 不
孔 膜或 致 密膜
、
催化剂 浓 度 其原 理 是 陈化 时 间 控 制 了 聚 合 物 粒 子
的大小 从 而 也 就 控 制 了胶 粒 在 成 膜 过 程 中 向 支撑
,
。
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
, ,
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 已 拓 展 至 食 品 工业 生 物 工 程 环 境 工 程 化学 工业 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 其 市 场 销 售 额 以
技术 在 多 孔 支撑 体上 形 成金 等 阎 报 道 采 用 无 电子 电 镀 技
一
入 的研究 工 作和 实 际 考 核
。
渗透蒸 发是 一 种 取代蒸馏 的节 能新分离技 术
, ,
,
术在 膜 在
,
从仇
商 品膜 上沉 积 出厚仅
,
脚
的
」 提
采用 无机 膜 进 行 渗 透 蒸 发 则 可 以 将 这 一 技 术 应 用
, ,
制备载 体 及 过 渡 膜 采 用 溶 胶 凝 胶
、
, , ,
,
一
一
的商 品 膜 上 制 备 出具 有 分 子 筛 分 离 性
,
法 制 备超 滤 微 滤 膜 采 用 分 相 法 制 备 玻 璃 膜 采 用
能 的 无 定 型 无 机 膜 关 键 是 控 制 溶 胶 的 陈化 时 间 和
专 门技 术 如 化 学 气 相 沉 积 无 电 子 电 镀 等 制 备 微
,
这种 非 支撑膜 的 缺 点 是 强 度 差 造 价 高
电镀 属及其合金膜
。
近年来主
用 于 氧 分 离 的 膜 渗透 通 量 的 技 术 指 标 已 达 到 实 用 水
要 向支 撑 金 属 膜 发 展 常 采 用 的 方 法 是 采 用 无 电 子 讨
一
平 但 这 种 材 料 在 还 原 气 氛 下 的 稳 定 尚需 要 进 行 深
仇 和金属膜组成 实验表
℃ 有
从勺现
wenku.baidu.com, ,
无机 用 分离 膜的 应
无 机 膜 优 异 的 材 料 性 能使 得 其 应 用 范 围 比 较广
泛 尤 其 是 在 石 油 与 石 油 化 工 化 学 工 业 等 高温 高
,
、
钒
,
中间层 常用 多孔
,
明这 种 膜 造 价 低 并 在
、
玩 存 在 下 保 持稳
,
与 金 属 膜类 似 固体 电解 质 膜 的选 择性 极 高 但
,
膜 ”刊 的 加 人 明 显 加 速 了 沉 积 速 度 采 用 几
渗透 性 低 因 此 其 高 温 稳 定 性 和 渗 透 性 的 提 高 是 制 备 中 的 关 键 日本 科 学 家 首先 报 道 了 一 种 钙 钦 矿 型 刚 这 种 材 料在 高温 下 具 有 离子 与 电 子 的传 材料膜仁
刀铭
绿醛与邀鼠
无 机 膜 的 发展 现 状 与 展 蟹
徐 南平
南 京 化 工 大 学膜 科 学技 术 研 究 所 南 京
提
要
、
,
,
以 旧
介 绍 无 机膜 的 制 备 应 用 和 膜 催化 反 应 的 若 干 进展 并 对 本 世 纪 前 十 年 的 无 机 膜 发 展 方 向 进 行评 述
无 机 膜 进展
,
过程制备 的 等
一
,
仇 膜 也 表现 出较强 的 分子 采用
。
筛 分作 用 而
的厚 度 仅
技术制备 的
仪
场 姚 分离系数达
。
并可
导 性 能 可 以 选 择性 地 渗 透 氧 或 其 他 气 体 应 用 潜 力
,
,
在
℃下 连 续 操 作
。
大 引 起 世 界 各 国 的 高度 重 视 成 为 研 究 的 热 点
山 外 尚必 须 能 抗 化 学 物 质 侵 蚀 尤 其 是 耐 硫 等 图 提 出 了 一 种 新 的 三 层 结 构 的金 属 膜 认 为 具 备
, ,
容 与 饮 用 水 计 划 环 境 治 理 有 关 的 无 机 纳 滤膜 制 备
技 术也 引起高度重视
。
、
了大 规 模 应 用 的 条 件
。
该 膜 是 由基 底 金 属 常 用