无机膜
无机膜催化技术
膜催化技术李岩骅化工1301 201324080【摘要】膜催化技术是一种将膜分离和催化反应两个操作步骤相耦合的技术。
无机膜因为耐高温、耐腐蚀等特点成为了研究的热点。
利用膜催化技术可以将分离与反应放置在一个设备中进行。
膜催化技术并不是简单的将膜分离过程和催化反应过程组合起来，它可以使工艺流程更加紧凑、能耗降低。
催化剂和膜的有机结合使反应苛度降低，催化剂的选择性与寿命也因此提高。
最值得关注的是，膜催化技术对于那些受热力学平衡限制影响的反应，可以通过不断的分离出反应产物，从而打破热力学平衡，使反应朝着人们预期的方向进行，反应与催化的一体化能够极大的提高转化率[1]。
【关键词】无机膜；膜分离器；沸石膜；陶瓷膜1.膜反应器膜分离反应可以实现反应和分离的一体化，引起了人们的研究兴趣。
膜分离技术是通过膜反应器实现的。
根据膜与催化剂的关系可以将膜反应器分为三类[2]：1）膜只有分离功能，不具备催化活性；2）膜不仅具有催化活性还有分离功能；3）膜本身不具有选择渗透性，只是作为催化剂的载体。
其中第一种膜分离器也叫惰性膜分离器，膜通过有选择性的将产物移除，打破反应的热力学平衡，可以使反应的转化率得到提高。
如果选择将催化剂分散在膜的孔中，因催化剂的分散度较好，催化活性较颗粒状催化剂更好。
这种膜分离器多应用在脱氢反应当中。
图1 惰性膜催化反应示意图[3]膜反应器有4 种不同的组装方式, 如图2所示[4]。
图2(a), 膜与催化剂是相互分离的, 在膜的表面粘附上催化剂颗粒, 上层的催化剂颗粒起催化作用,下层的膜起分离作用。
图2(b), 膜材料本身就具有催化功能, 可以起到分离和催化作用. 图2(c), 催化剂嵌入膜层内部, 使原本仅有分离作用的膜层也具有催化活性。
图2(d), 膜经组装成为复合膜层, 膜作为催化剂的载体, 上层的膜具有催化功能, 下层的膜具有分离功能。
2.无机膜无机膜具有耐高温、耐腐蚀的化学稳定性，是一种理想的膜催化材料。
09无机膜的制备(共33张)
§8.2 有机和高聚物辅助的新型陶瓷(táocí)工艺 制备多孔陶瓷(táocí)支撑膜和微滤膜
挤压成型机示意图
第17页，共33页。
§8.2 有机和高聚物辅助的新型陶瓷(táocí)工 艺制备多孔陶瓷(táocí)支撑膜和微滤膜
陶瓷粉体 20～100mm
有机添加物 如纤维素衍 生物，淀粉
混 合 加水练泥 坯料陈腐
多孔陶瓷管
烧成
挤压成型
挤压成型法工艺流程图
第18页，共33页。
§8.2 有机和高聚物辅助的新型陶瓷(táocí)工艺 制备多孔陶瓷(táocí)支撑膜和微滤膜
第19页，共33页。
§8.2 有机和高聚物辅助(fǔzhù)的新型陶瓷工艺 制备多孔陶瓷支撑膜和微滤膜 －
稳定悬浮液的制备 多孔支撑体上浸浆成膜 湿膜的干燥 热处理
第八章 无机 膜的制备 (wújī)
第1页，共33页。
§8.1 概 论
1. 无机膜及发展概况(gàikuàng) —— 隔膜，是把两个物相空间隔开而又
使之互相关联、发生质量和能量传输过程 的一个中间介入相。
—— 固态、液态和气态。 —— 致密，多孔。
第2页，共33页。
§8.1 概 论
十八世纪电器改变了整个工业过程，而 20世纪膜技术将改变整个面貌。目前没有 一项技术能向膜技术那么(nà me)广泛地应用。
无电极电镀 将基体材料浸入适当的镀液中， 多孔基体上如Pd、Pd基
法
通过氧化还原反应形成涂层
合金，Cu、Ni等金属膜
第15页，共33页。
§7.2 有机和高聚物辅助的新型(xīnxíng)陶瓷工 艺制备多孔陶瓷支撑膜和微滤膜
表面活性剂： 粘结剂: 润饰剂，增稠剂，流变助剂，
AAO无机膜-AAO模板
AA 包括模板即P AA 早在的氧极氧多孔类型的阳多孔渡层景引典型AA 这样和金O 模板，即括单通AAO 板无机膜（上Porous Ano O 。
在 19 世纪中氧化膜，并发氧化工艺最孔型两种氧型，一般来说阳极氧化膜孔型的阳极层。
近年来引起了人们型AAO 结构O 具有蜂窝样的单元中金属之间。
AAO 即阳极氧化O 模板，双上木科技）等odic Alumin 中期，人们发现这层氧最早出现在 2氧化结果。
形说，采用硼膜；采用硫酸极氧化膜。
多，高度有序极大的兴趣构如下图所窝状结构，间有个圆形O 无机化铝模板，A 双通AAO 模等。
但更为准na ，因为阻挡们就发现铝的氧化膜极大地20 世纪 20形成这种不同硼酸等几乎不酸、磷酸、草多孔型阳极氧序AAO/PAA 趣，国内外所示：即由许多六形的小孔。
在机膜-A Anodic Alum 模板，超薄A 准确的说法挡型，即阳的表面通过地提高了铝年代，在不同结构的条不溶解氧化草酸等溶解氧化铝膜过A 膜在现代外学者争开展六角形柱体在孔的下端AAO 模minum Oxid AAO 模板法应该为多孔阳极氧化无孔过电化学阳极铝表面的耐腐不同的氧化条条件主要取决化膜的酸作为解能力较强的过去主要用作代工业和高新展了对它的氧化物原胞端有个半球形模板de ，又称A （上木科技孔阳极氧化孔的氧化层极氧化可以腐蚀性和耐条件下，会决于氧化时为电解质会的酸作为电作着色层和新技术方面的研究。
胞（单元）形的阻挡层AAO 无机膜技），V 型A 化铝, 简称P 层，也可以称以形成一层致耐磨性。
铝的会产生致密型时所用电解质会形成致密无电解质则会形和粘接工艺的面广阔的应用组成的，每层，位于氧化膜，AAO PAA ，称为致密的阳型和质的无孔形成的过用前每个化层典型AAO模板的微观结构示意图超薄双通AAO结构，草酸中制备AA 高纯（阴 两然后压、 电解氧化单通A O 制备过程纯度铝片（阴极）个电极置于后通过恒压电流、时解工艺一般化。
无机膜分离实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究无机膜在分离技术中的应用效果，通过对特定溶液进行分离实验，验证无机膜在分离过程中的稳定性、选择性和效率。
实验主要针对无机陶瓷膜进行操作，研究其在实际应用中的可行性。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 赖氨酸发酵液（含赖氨酸、短杆菌、菌体蛋白质、颗粒杂质等）- CO2混合气体（含N2、CF4、C3F6等）- 工业废气（含SO2、NOx、颗粒物等）- 无机陶瓷膜（孔径约0.4~0.6μm）- 聚四氟乙烯（Teflon AF 2400）- 有机-无机复合膜材料2. 实验设备：- 膜过滤装置- 气体分离装置- 工业废气净化装置- 分光光度计- 精密天平- 恒温水浴锅- 高压气体钢瓶三、实验方法1. 赖氨酸分离实验：- 将赖氨酸发酵液通过无机陶瓷膜进行过滤，收集滤液和滤渣。
- 分析滤液中赖氨酸的含量，计算提取率。
- 观察滤液悬浮物和浊度，评估过滤效果。
2. 气体分离实验：- 将CO2混合气体通过Teflon AF 2400制作用于分离氮气、四氟甲烷和六氟丙烯的气体分离无机膜。
- 分析分离后气体的成分，计算分离效果。
3. 工业废气净化实验：- 将工业废气通过有机-无机复合膜材料进行净化。
- 分析净化前后废气中污染物的含量，评估净化效果。
四、实验结果与分析1. 赖氨酸分离实验：- 经无机陶瓷膜处理后，赖氨酸提取率可达80%以上。
- 滤液悬浮物小于0.5%，浊度在10 NTU以内，过滤效果稳定。
2. 气体分离实验：- N2/CF4的理想选择性为88，N2/C3F6的理想选择性为71。
- 聚四氟乙烯层对沸石层的密封作用是获得较高选择性的原因。
3. 工业废气净化实验：- 有机-无机复合膜材料对工业废气中的SO2、NOx等污染物具有较好的净化效果。
- 净化后废气中污染物含量显著降低，净化效果明显。
五、实验结论1. 无机陶瓷膜在赖氨酸分离提取过程中具有稳定、高效、操作简便等优点，是赖氨酸分离提取的理想膜材料。
膜材料分类
膜材料分类膜材料是一种具有特殊结构和性能的材料，广泛应用于各个领域。
根据其特性和用途的不同，膜材料可以被分为多个分类。
本文将介绍几种常见的膜材料分类。
一、根据材料类型分类1. 聚合物膜材料：聚合物膜材料是指由聚合物构成的薄膜，具有良好的柔韧性和可塑性。
常见的聚合物膜材料有聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜等。
这些膜材料具有优异的物理性能和化学稳定性，广泛应用于包装、电子、医疗等领域。
2. 无机膜材料：无机膜材料是指由无机物质构成的薄膜，具有较高的热稳定性和化学稳定性。
常见的无机膜材料有氧化铝膜、氧化硅膜、氧化锆膜等。
这些膜材料具有优异的隔离性能和耐腐蚀性能，广泛应用于分离、过滤等领域。
二、根据制备方法分类1. 薄膜复合材料：薄膜复合材料是指通过将两种或多种不同材料的薄膜层叠加在一起形成的材料。
常见的薄膜复合材料有聚合物复合膜、无机复合膜等。
这些膜材料具有多种材料的优点，如强度高、透明度好等，广泛应用于建筑、汽车等领域。
2. 薄膜表面修饰材料：薄膜表面修饰材料是指通过在薄膜表面进行化学修饰或物理处理，改变薄膜表面性质的材料。
常见的薄膜表面修饰材料有聚合物修饰膜、金属修饰膜等。
这些膜材料可以增强薄膜的附着力、抗污染性能等，广泛应用于涂层、光学器件等领域。
三、根据应用领域分类1. 分离膜材料：分离膜材料是指用于分离和纯化物质的薄膜材料。
常见的分离膜材料有反渗透膜、超滤膜、离子交换膜等。
这些膜材料具有不同的孔径和分离机制，可用于水处理、生物医药等领域。
2. 电子膜材料：电子膜材料是指用于电子器件和电子产品的薄膜材料。
常见的电子膜材料有导电膜、绝缘膜、光学膜等。
这些膜材料具有优异的导电性能、绝缘性能和光学性能，广泛应用于显示器、太阳能电池等领域。
3. 包装膜材料：包装膜材料是指用于包装和保护产品的薄膜材料。
常见的包装膜材料有食品包装膜、药品包装膜、农产品包装膜等。
这些膜材料具有良好的阻隔性能和耐撕裂性能，可延长产品的保质期和改善产品的外观。
膜生物反应器中常用的膜材料有哪些
膜生物反应器中常用的膜材料有哪些?
膜生物反应器中常用的膜材料分为无机膜和有机膜两类。
无机膜是由金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石或无机高分子材料等制成的半透膜。
目前，在膜生物反应器中使用的无机膜多为陶瓷膜，其通量较高、能耗较低，在某些污水处理工艺中具有很大竞争力。
无机膜缺点是造价较贵、膜的加工制备有一定困难。
有机膜包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚丙烯腈（PAN）、聚砜类（PS）、芳香族聚酰胺（PA）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。
其中以聚乙烯和聚偏氟乙烯使用最多，尤其是聚偏氟乙烯的化学稳定性较强，可采用氧化性药剂进行清洗。
有机膜的成本相对较低，造价便宜，膜的制备工艺较为成熟，膜孔径和形式较多，但有机膜易污染、强度低、寿命短。
w无机膜组
w无机膜组
无机膜是指用无机材料制成的膜，主要包括陶瓷膜、金属膜、玻璃膜等。
无机膜组则是由多个无机膜组成的膜组件或膜系统。
无机膜组具有许多优点，例如高稳定性、高耐腐蚀性、高机械强度、高热稳定性等。
这些优点使得无机膜组在许多领域得到了广泛的应用，例如水处理、气体分离、食品加工、医药生产等。
在水处理领域，无机膜组可以用于去除水中的悬浮物、有机物、微生物等杂质，提高水的质量。
在气体分离领域，无机膜组可以用于分离混合气体中的各种成分，例如氧气、氮气、二氧化碳等。
在食品加工领域，无机膜组可以用于浓缩、提纯、分离等过程，提高食品的质量和附加值。
在医药生产领域，无机膜组可以用于药物的提纯、分离、浓缩等过程，提高药物的纯度和质量。
总之，无机膜组作为一种新型的膜分离技术，具有广阔的应用前景和市场潜力。
随着科学技术的不断发展和进步，相信无机膜组将会在更多的领域得到应用和推广。
膜电极的分类
膜电极的分类膜电极的分类膜电极是一种特殊的电极，它由一层薄膜覆盖在电极表面上，可以用于各种化学反应、分析和合成等领域。
根据不同的材料和结构，膜电极可以分为多种类型，下面将对其进行详细介绍。
一、无机膜电极无机膜电极是指使用无机物质作为薄膜材料的电极。
常见的无机膜材料包括氧化铝、氧化锡、氧化钛等。
这些材料具有较高的稳定性和耐受性，能够在较高温度下工作，并且对许多化学物质具有良好的抗腐蚀能力。
1. 氧化铝膜电极氧化铝是最常用的无机薄膜材料之一，它具有良好的热稳定性和耐受性，并且可以通过改变其制备条件来调节其孔径大小和表面形貌。
氧化铝还具有良好的生物相容性，在生物医学领域中被广泛应用。
2. 氧化锡薄膜电极氧化锡具有较高的导电性和光学透明性，可以用于太阳能电池、显示器等领域。
此外，氧化锡还具有良好的催化性能，在催化反应中也被广泛应用。
3. 氧化钛膜电极氧化钛是一种常见的半导体材料，可以通过控制其晶体结构和形貌来调节其光学、电学和催化性能。
氧化钛薄膜电极通常用于染料敏化太阳能电池、光催化反应等领域。
二、有机膜电极有机膜电极是指使用有机物质作为薄膜材料的电极。
与无机材料相比，有机材料具有更高的柔韧性和可塑性，可以通过改变其分子结构来调节其光学、电学和催化性能。
1. 聚苯胺薄膜电极聚苯胺是一种常见的导电聚合物，可以通过氧化还原反应来调节其导电性。
聚苯胺薄膜电极通常用于传感器、生物传感器等领域。
2. 聚乙烯醇薄膜电极聚乙烯醇是一种常见的水溶性高分子材料，可以通过交联、掺杂等方式来调节其导电性和催化性能。
聚乙烯醇薄膜电极通常用于燃料电池、生物传感器等领域。
3. 聚合物复合薄膜电极聚合物复合薄膜电极是指由不同的聚合物材料组成的复合薄膜电极。
这些复合材料具有较高的机械强度和稳定性，可以通过改变其组成比例来调节其光学、电学和催化性能。
三、生物大分子膜电极生物大分子膜电极是指使用生物大分子作为薄膜材料的电极。
这些生物大分子包括DNA、RNA、酶等，具有良好的生物相容性和特异性识别能力，可以用于生命科学领域中的基因检测、药物筛选等应用。
纳滤膜和反渗透膜材质
纳滤膜和反渗透膜材质纳滤膜和反渗透膜是水处理领域常用的膜分离技术。
它们的材质决定了其应用范围和性能特点。
本文将介绍纳滤膜和反渗透膜的材质以及其在水处理中的应用。
一、纳滤膜材质纳滤膜的材质一般分为有机膜和无机膜两类。
有机膜主要包括聚醚砜（PES）、聚酮亚胺（PPI）、聚氨酯（PU）等。
无机膜主要包括陶瓷膜和金属膜。
1. 有机膜聚醚砜（PES）是一种常用的纳滤膜材料，具有良好的耐化学性和耐温性。
它能够有效去除溶解性盐类、有机物和胶体颗粒，广泛应用于饮用水净化、工业废水处理以及食品和药品生产中。
聚酮亚胺（PPI）是一种高分子材料，具有良好的耐温性和抗污染性能。
它可以有效去除微生物、大分子有机物和胶体颗粒，被广泛应用于生物医药、饮用水净化和海水淡化等领域。
聚氨酯（PU）是一种具有弹性的纳滤膜材料，具有较高的机械强度和耐化学性。
它在饮用水净化、食品加工和医药制造等方面有着广泛的应用。
2. 无机膜陶瓷膜是一种以陶瓷材料为基础制成的纳滤膜，具有良好的耐酸碱性和耐高温性能。
它可以有效去除微生物、胶体颗粒和重金属离子，被广泛应用于海水淡化、工业废水处理和环境保护等领域。
金属膜是一种以金属材料为基础制成的纳滤膜，具有良好的耐腐蚀性和高温耐受性。
它可以有效去除微生物、悬浮物和溶解性物质，被广泛应用于工业废水处理、海水淡化和电子行业等领域。
二、反渗透膜材质反渗透膜的材质多为聚醚砜（PES）、聚酯（PET）和聚丙烯（PP）等。
这些材料具有良好的耐化学性和耐高温性能，可以有效去除溶解性盐类、有机物和微生物。
聚醚砜（PES）是反渗透膜最常用的材质之一，具有良好的阻隔性能和耐腐蚀性。
它被广泛应用于海水淡化、饮用水净化和工业废水处理等领域。
聚酯（PET）是一种透明的聚合物材料，具有良好的机械强度和耐温性。
它在反渗透膜中被广泛使用，可以有效去除微生物、有机物和溶解性盐类。
聚丙烯（PP）是一种常用的工程塑料，具有良好的耐化学性和高温耐受性。
无机陶瓷膜特点
无机膜特点无机陶瓷膜是从氧化铝、氧化锆、氧化钛等高温烧结而成，具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，多孔支撑层。
过渡层及微孔膜层呈非对称分布，过滤精度：微滤、超滤、纳滤。
陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子成分的浑浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。
无机膜特点1、孔径分布窄、分离效率高、过滤效果稳定。
2、化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂。
3、耐高温。
可用蒸汽反冲再生和高温消毒灭菌。
4、抗微生物污染能力强，适宜在生物医药领域应用。
5、机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强。
6、无溶出物产生，不会产生二次污染，不会对分离物料产生负面影响。
7、分离过程简单，能耗低，操作运转简便。
8、膜使用寿命长。
南京艾宇琦膜科技有限公司，拥有完全自主的无机陶瓷膜生产和应用的知识产权，公司研制开发的多通道管式无机陶瓷微滤、纳滤、超滤膜系列产品，在生物制药、环保废水、食品饮料、油田回注水、化工、油水分离等领域得到了日益广泛的应用。
主要生产多通道陶瓷膜、膜分离成套设备、小型实验设备、中型实验设备、渗透反渗透、纳滤成套设备、超滤膜成套设备、单管组件、多通道组件、污水处理设备、纯净水设备等产品。
艾宇琦秉承“持续发展，科学发展”勇于创新的经营理念，作为现代化企业，以“对人诚恳、互让互利；成就别人、造就自己”为价值观，以“专业精神，服务第一”为服务理念，全心全意为广大客户提供优质服务。
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The characteristics of inorganic membranesInorganic ceramic membrane is evolved from the sintering of alumina, zirconia, titania, with the porous structure of precision ceramic filter material, and a porous support layer. The transition layer and microporous film is non symmetric distribution,Filtration: microfiltration and ultrafiltration and nanofiltration. Ceramic membrane filtration is a "cross flow filtration in the form of fluid separation process: raw material liquid in the membrane tube high-speed flow, under pressure driven with clarification of small molecules permeate along and perpendicular to the direction of the outward through the membrane, containing high molecular composition of the concentrated cloudy liquid by membrane retention, thereby allowing fluid to separation, concentration and purification.The characteristics of inorganic membranes1, narrow pore size distribution, high separation efficiency, the filtering effect is stable.2, good chemical stability, acid, alkali and organic solvent.3, high temperature resistant. Steam regeneration and high temperature sterilization.4, anti microbial contamination ability, suitable for application in the biomedical field.5, high mechanical strength, high pressure backwashing, strong regeneration ability.6, no leachables, will not have two pollution, will not have a negative impact on the separation of material.7, the separation process is simple, low energy consumption, simple operation.The 8 film, long service life.Nanjing AI Yuqi Membrane Technology Co., Ltd., with completely independent of the inorganic ceramic membrane production and application of intellectual property rights, company research and development of multi channel tube type inorganic ceramic micro filtration, nanofiltration, ultrafiltration membrane series products, has been increasingly widely used in the field of bio pharmaceutical, environmental protection wastewater, food and beverage, oilfield reinjection water, chemical, oil and water separation and other. Mainly the production of multi-channel ceramic membrane, membrane separation equipment, a small experimental device, in the pilot scale experiment equipment, osmotic reverse osmosis penetration, nanofiltration equipment, ultrafiltration membrane equipment, single component, multi channel components, sewage treatment equipment, pure water equipment and other products.Ai Yuqi adhering to the "sustainable development, scientific development," bold and innovative business philosophy, as a modern enterprise, to "the people sincerely, mutual accommodation and mutual benefit; the achievements of others, creating their" for the values, to "professional spirit, service first" for the service concept, dedicated to full consciousness for our customers to provide quality service. 025-******** 150******** welcome new and old customers call advisory.。
无机膜的表征
孔隙率
• 孔隙率是孔隙体积与整个膜体积之比，是衡量膜
渗透通量的主要指标。
• 不同膜的孔隙率相差很大，微滤膜一般具有较高
的孔隙率且变化很大（变化范围5%~70%），而 超滤膜通常显示出较低的孔隙率。对于复合膜， 顶层（膜层）的孔隙率较低，底层有较高的孔隙 率。
• 在一给定的膜中，渗透通量与膜层厚度成反比。
• 泡点法、液体驱除法和渗透孔度计法都是建立在
液体毛细管现象，即液体在毛细管中凝聚或液体 在毛细管中上升的基础上的。
• 泡点法的装置及操作均简单，但只能确定最大孔
径以及检查膜内是否存在有裂缝。
• 液体驱除法能给出孔径范围100~ 100000 nm的最
大孔径、平均孔径及孔径分布。
• 渗透孔度计法能测定纳米级（1~100nm）的孔径
致密膜结构
• 各种金属及其合金膜 • 氧化物膜
多孔无机膜的表征内容
• 结构表征和性能表征 • 孔径大小及其分布、孔道形状、孔隙率、
比表面积、孔体积、晶型、渗透性能及结 构缺陷等。其中最重要的参数为孔径大小 及其分布、孔隙率及渗透速率与渗透选择 性。
通过表征了解无机膜的结构及性能，有助于理解膜 在应用中的传质行为和分离特性。
底层的质量对分离膜层的影响
• 要获得光滑平整的分离膜层，必须与一个
光滑的底层相连接。
• 在交界面处，尽量减少膜层粒子堵塞底层
的孔。
膜对孔的要求
• 为了达到有效的分离目的，对于微孔膜要
求孔径大小均匀且无裂缝存在。
• 对于致密膜，要求消除裂纹和针孔。 • 对于双金属合金膜（如Pd-Ag），则看是否
形成了合金。
• 压汞法可以快速地、较符合实际地提供大孔分布
无机膜操作手册
公司简介产品覆盖领域陶瓷膜系统应用介绍品质保证陶瓷膜及其工艺介绍☆陶瓷膜简介及分离原理☆陶瓷膜系统基本工作过程☆陶瓷膜系统性能指标☆膜的污染及清洗☆陶瓷膜膜管的检验与安装陶瓷膜过滤系统操作说明☆系统介绍☆开机准备☆过滤过程操作说明☆过滤过程工作参数及注意事项安全注意事项附录☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆公司简介南京天马石化有限公司是以南京工业大学膜科学技术研究所为技术依托的高科技公司，是江苏省膜工程研究中心的产业依托单位，主要从事陶瓷膜和有机膜的成套装备与工程应用技术开发工作。
南京工业大学膜科学技术研究所成立于1994年，是我国最早从事于陶瓷膜产业化研究单位，江苏省膜工程研究中心的技术依托单位。
研究所拥有中国科学院院士、国家杰出青年基金获得者等一批学术带头人和以青年博士为主的研究队伍，先后承担国家重点科技攻关项目、国家“863”项目、国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金项目等无机陶瓷膜研究项目三十余项；申请专利14项，获得专利5荐；先后获得国家级、省部级科技进步奖6项；有8项科研成果通过了省、部级专家鉴定，达到国际先进水平；率先在国内实现陶瓷膜微滤膜和超滤膜的工业化生产，并建成了工业规模的生产基地。
目前公司产品已在超细粉体、石油化工、生物化工、环境工程、冶金工业、食品工业、水处理等领域获得成功应用。
产品覆盖领域【废水处理】含油废水的处理：冷轧乳化液废水、焦化废水的处理，金属清洗液回收等。
含颗粒废水的处理：钛白粉洗涤液、催化剂颗粒回收、超细粉洗涤液中回收超细粉粒子等。
【食品、发酵工业】矿泉水的澄清制备；酱油、醋除菌除杂过滤；果汁、饮料、酒类的澄清过滤；发酵产物的分离和精制；糖业中脱色活性炭的回收及糖液精制。
【生物、医药行业】中成药口服液澄清过滤；生物制品的纯化及精制；空气除菌、除尘净化分离；脱色活性炭的过滤分离等。
【其他领域】高温气体除尘；油田回注水的处理；天然色素的生产；化工领域公司开发陶瓷膜系统介绍品质保证非常感谢您选用天马石化的陶瓷膜设备，我们采用了先进的技术，严格的生产管理控制，为您提供优质的产品与服务。
无机膜固液比指标
无机膜固液比指标
无机膜固液比（inorganic membrane solid/liquid ratio）是指在膜分离过程中，所使用的无机膜与溶液中固体物质的质量比例。
这个比例通常用于评价膜分离系统的性能和效果。
无机膜固液比的数值越大，表示固体物质与溶液中的比例越高，膜分离系统中的固体颗粒较多。
这通常会导致膜的堵塞和污染问题，降低膜的通量和寿命。
相反，固液比较小，表示固体物质的比例相对较低，膜分离系统中的溶液纯度较高。
这有利于膜的通量和寿命的提高，但对于某些特定的膜材料和分离过程来说，固液比较小可能导致固体颗粒的沉积在膜表面。
因此，要选择合适的固液比，需要根据具体的应用需求和膜材料的特性进行综合考虑。
通常，可以通过试验和实际的应用经验来确定最佳的固液比。
第19章-无机膜制备化学-幻灯片
美国官方文件曾说：“18世纪电器改变了整个工业过程， 而20世纪的膜技术将改变整个面貌，目前没有一项技术能 像膜一样广泛地应用”。
日本把膜技术作为21世纪基础技术进行研究与开发，早在 1987年东京国际膜会议上，明确指出：“21世纪的多数 工业中，膜分离技术扮演着战略角色”。
国际上有一种流行的说法，即“谁掌握了膜技术，谁就掌 握了化工的未来”。
19.1.3 无机膜制备技术
膜的传质分离性能取决于膜材料的物 理、化学和结构参数，这可以通过适当的 制备工艺及其参数调整，达到优化性能的 目的。
目前的制备方法有：粉体干压成型烧 结法、流延法、轧辊法、注浆成型法、挤 压成型法、溶胶-凝胶法等十多种方法。
表19-1无机膜结构与性能表征方法
表19-2 无机膜材料的制备方法一览表
H
M-OH+ M-OH →M-O-M-OH →M-O-M+H2O
2.无机聚合物溶胶的形成
应用聚合物溶胶制备溶胶-凝胶膜，其方式 与粒子溶胶颇为不同，在这类溶胶中，分 散相是由有机金属前驱体在有机介质中水 解缩合得到，大多数情况下，该过程涉及 到金属烷氧基化合物在醇中的聚合作用。
硅的烷氧化合物的水解与缩合反应速率比 较慢，因此需要碱或算催化剂
1.水溶液中粒子溶胶的形成
采用金属盐（或醇盐）为前驱体，溶于水后，在水介质中 的基本反应有以下三类：
（1）溶剂化 金属阳离子Mz+溶于水中，常为极性水分子所 包围，形成水（溶剂）合离子： Mz++:OH2→[M←OH2]z+
（2）水解反应 水合离子发生水解反应，相应发生电荷转移， 给出质子H+，其水解平衡式可写作： [MOH2]z+↔ [MOH]z-1+ H+ ↔ [M=O]z-2+2H+ 从上式看，水解平衡存在着三种类型的配位基：水合基 （MOH2）；羟基MOH和氧化剂M=O。
无机膜2-2章
化学镀+CVD制备Pd膜
0.228 565 Electroless plating
Electroless plating +CVD
Jianhua Tong et al, J. Membr. Sci., 2005, in press
总之，化学镀不是靠通电提供e，而是通 过化学反应提供金属镀膜的方法。 其还原反应必须在催化剂作用下才能进 行。 所以沉积反应仅在基体上发生，而非在 整个溶液中或器壁上，
周期表中第Ⅷ族元素，都具有化学镀过 程中需要的催化作用。 问题：无催化作用的载体材料，如陶瓷、 玻璃等，怎么办？ 认为地赋予其催化能力。 敏化处理加以活化。 利于化学还原沉积。
Pd合金膜制备方法
化学镀
优点 设备简单；成本低；沉积均匀；
容易覆盖大表面和复杂形状载体.
反应方Байду номын сангаас式
阴极反应：N 2 H 4 4OH N 2 4H2 O 4e 阳极反应：2 Pd 2 4e 2 Pd 0 总反应： 2 Pd 2 N 2 H 4 4OH 2 Pd 0 N 2 4H2O
沉积Pd 沉积Ag Ar气流、900 ℃ 、12h
4. 用途：制备Pd或Pd合金反应器 适用于反应物或生成物之一为氢的化学 反应，如制氢、加氢、脱氢，等。 脱氢时：氢在反应的同时不断被从反应系 统中除去，转化率可超过平衡 值，甚至达到100%。 加氢时：氢通过Pd膜控制，从而控制加 氢的选择性。 目前，这类反应器在精细有机化工合成中 显示了广阔的应用前景。
b. 预处理：敏化、活化（ SnCl2/PdCl2）， 反复10次。 c. 化学镀：溶液（镀液）； 条件。 钯的四胺络合物、
EDTA、氢氧化铵、 肼，组成
无机膜组件原理及应用实例
无机膜组件原理及应用实例无机膜组件是由无机材料制成的薄膜组件，具有特殊的过滤、分离、传质等性质，广泛应用于水处理、气体分离、电池、传感器等领域。
本文将从无机膜组件的原理和一些应用实例进行详细介绍。
无机膜组件工作原理主要包括以下几个方面：孔隙细观结构、选择性渗透、化学反应以及表面特性。
首先，通过无机膜材料的选择和制备工艺，可以控制孔隙的大小和分布，从而使膜组件能够对不同大小和种类的分子进行分离。
其次，无机膜材料对不同分子的选择性渗透性能决定了其对溶液的过滤和分离效果。
第三，在某些特定的情况下，无机膜组件还可以通过化学反应来实现特定的分离或传质效果。
最后，无机膜组件的表面特性（例如亲水性或疏水性）可以影响溶液在膜表面的传递和分配。
下面将介绍几个典型的无机膜组件的应用实例。
一、水处理领域无机膜组件在水处理领域具有重要的应用价值。
其中著名的应用就是反渗透膜（Reverse Osmosis, RO）。
反渗透膜利用其选择性渗透性能，能够有效去除水中的微生物、重金属离子、有机物、溶解盐等，从而实现水的净化和海水淡化。
另外，微孔陶瓷膜和疏水性陶瓷膜也被广泛应用于污水处理和废水资源化利用中。
二、气体分离领域无机膜组件在气体分离领域也有重要的应用。
例如，氢气的分离和纯化可以利用金属膜、陶瓷纳米膜和石墨烯薄膜等无机膜组件进行实现。
氢气的产生和利用是一项重要的可再生能源技术，而无机膜组件的高选择性和高通量特性使其在氢能领域具有广泛的应用前景。
三、电池领域无机膜组件在电池领域的应用也备受关注。
针对锂离子电池，硅膜和硅氧化物膜被使用在锂离子电池的负极保护层上，起到抑制电解液中溶剂和锂盐与负极反应的作用，提高电池的循环寿命。
而在燃料电池中，通过无机膜组件的选择性渗透，可以实现对不同气体的分离，提高燃料电池的效率和稳定性。
四、传感器领域无机膜组件在传感器领域也有广泛的应用。
例如，针对环境和生物传感器，通过在无机膜上修饰特定的生物分子或化学分子，可以实现对特定物质的选择性识别和检测。
膜材料有哪些
膜材料有哪些膜材料是一种在化工、医药、食品、环保等领域广泛应用的材料，其种类繁多，具有不同的特性和用途。
在工业生产和科研实验中，选择合适的膜材料对于提高生产效率和实验准确性至关重要。
下面将介绍一些常见的膜材料及其特点。
一、聚合物膜材料。
聚合物膜材料是指由聚合物化合物制成的薄膜材料，具有良好的柔韧性和化学稳定性。
常见的聚合物膜材料包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜等。
这些膜材料具有良好的隔离性能，可用于水处理、气体分离、电池隔膜等领域。
二、无机膜材料。
无机膜材料是指以无机物质为主要成分制成的薄膜材料，具有优异的热稳定性和机械强度。
常见的无机膜材料包括氧化铝膜、氧化硅膜、氧化锆膜等。
这些膜材料具有良好的高温耐受性和化学稳定性，可用于高温气体分离、催化反应载体等领域。
三、复合膜材料。
复合膜材料是指由两种或两种以上不同材料组成的复合薄膜材料，具有多种材料的优点。
常见的复合膜材料包括聚酰胺薄膜、聚醚薄膜、聚酯薄膜等。
这些膜材料具有良好的物理性能和化学性能，可用于食品包装、医用敷料、电子产品等领域。
四、生物膜材料。
生物膜材料是指以天然生物高分子物质为原料制成的薄膜材料，具有良好的生物相容性和可降解性。
常见的生物膜材料包括明胶膜、壳聚糖膜、蛋白质膜等。
这些膜材料具有良好的生物相容性，可用于药物缓释、组织工程、医用敷料等领域。
综上所述，膜材料种类繁多，每种膜材料都具有独特的特性和用途。
在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的膜材料，以发挥其最大的作用。
随着科技的不断进步，相信膜材料在未来会有更广阔的应用前景。
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第二节 无机膜的制备方法
一、多孔无机膜的制备
2. 阳极氧化法 阳极氧化法是目前制备多孔A12O3功能薄膜的重要方法之一。 该法制得的膜孔径均一、同向、且几乎互相平行并垂直于膜表面， 这是其他方法难以达到的。 3. 相分离—沥滤法 4. 热分解法 5. 水热法 6. 其他方法 （1）放射粒子径迹刻蚀法 （2）聚合法
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
溶胶—凝胶法操作简单,过程易于控制,是制备无机陶瓷膜最常 使用的方法, 已经广泛应用于Al2O3 、SiO2 、TiO2 、ZrO2 及其复合 膜等无机陶瓷膜的制备中,并取得了一系列的成果。但是溶胶—凝胶 法制备无机陶瓷膜多以有机醇盐为先驱体,存在着成本较高的问题; 另外制得的膜较脆,因而提高其韧性是另一个需要解决的问题。随着 科学技术的发展,相信这些问题会逐步得到解决的。 就溶胶—凝胶法而言,进一步探索新的成膜工艺,从结构设计角 度出发,用同样的材料研制出更薄、孔径更小、孔径分布更窄的高效 分离膜是其发展的一个重要方向。另外,应用有机模板技术的自身特 点比如有机模板的种类很多,可以根据不同的性能要求选择不同的模 板,因而同样值得关注。
第一节 概述
二、无机膜的分类
无机膜就其表层结构可分 为多孔膜和致密膜两大类。 见表13-1。
无机膜 多孔金属膜 致密膜 致密金属膜 Pd及Pd合金膜 Ag及Ag合金膜 氧化锆膜 致密的固体电解质膜 复合固体氧化物膜 致密的"液体充实固定化"多孔载体膜 动态原位形成的致密膜 多孔不锈钢膜 多孔Ti膜，Ni膜 多孔Ag膜，Pd膜 Al2 O3膜 多孔膜 多孔陶瓷膜 SiO2膜 多孔玻璃膜 ZrO2膜 TiO2膜 分子筛膜（包括碳分子筛膜）
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
（四） 无机复合陶瓷膜的制备 不同基质材料制备的无机陶瓷膜都具有不同的优异性能和特点, 同时也存在着一定的不足之处,因而限制了其应用范围。如果能够将 不同基质材料复合在一起制成无机复合陶瓷膜,使其优点叠加并相互 弥补缺点,这样就可以使其具备更加丰富的性能,应用前景也将会更 加广阔。溶胶—凝胶法很好地解决了这个问题。我国也有很多学者 致力于运用溶胶—凝胶法制备多孔无机复合陶瓷膜的研究,与制备单 一组分的陶瓷膜使用的先驱体一样,分别为异丙醇铝、正硅酸乙酯、 钛酸丁酯和氧氯化锆,不同的是将各种不同的先驱体按一定的比例进 行复合,以制备性能各异的复合膜。
无机膜
罗茂林 韩珊珊 卞棋
第一节 概述
一、无机膜的发展概况
随着膜技术及其应用的进一步的发展，对膜使用条件提出了愈 来愈高的要求，有些显然是高分子膜材料所无法满足的，因此，研 究耐高温的无机膜日益受到人们的重视。无机膜是固态膜的一种， 它是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、 无机高分子材料等制成的半透膜。
第一节 概述
三、无机膜材料
（一）致密材料 致密材料包括致密金属材料和氧化物电解质材料。这种材料是 无孔的，气体通过溶解-扩散或离子传递机理透过致密材料。其主要 特点是对某种气体具有高的选择性和低渗透率。 1. 金属及其合金 2. 固体氧化物电解质 (二) 微孔材料 1. 多孔金属膜 2.多孔陶瓷膜 3. 分子筛膜
第一节 概述
一、无机膜的发展概况
与有机膜相比，无机膜具有以下优点： 与有机膜相比，无机膜具有以下优点： 膜具有以下优点 1、热稳定性好，耐高温，一般可以在400℃下使用，最高可达800℃ 以上,不老化、寿命长。 2、化学稳定性好，耐有机溶剂，耐酸碱，抗微生物侵蚀。 3、机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反 向冲洗。 4、净化操作简单、迅速，价格便宜，保存方便。 5、孔径分布窄，分离效率高。 目前， 技术上看，无机膜还存在如下缺点 还存在如下缺点： 目前，从技术上看，无机膜还存在如下缺点： 1、生产成本高，制造技术难度大。 2、无机膜易发脆，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。 3、膜器安装因密封的缘故，使其性能不能得到充分利用。
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
（五） 有机模板技术 近年来又有研究人员在溶胶—凝胶法的基础上将生物仿生合成 的概念和技术即有机模板技术引入到陶瓷膜的制备过程中,突破了传 统的溶胶—凝胶法工艺,以有机物的自组装体为模板去控制无机膜的 生成,形成了一种新型的制备无机陶瓷膜的方法和工艺。其基本原理 为利用有机大分子的自组装体对无机物的成核及生长方式进行调制, 在自组装体的模板作用下,形成不同结构特性的无机/ 有机复合体,将 有机物模板去除后即可复制出类似于有机模板的膜孔结构及膜孔尺 寸的无机陶瓷膜。
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
（二）多孔SiO2 陶瓷膜的制备 多孔SiO2 陶瓷膜具有硬度大、密度低、折射率可调、介电常数 低、热稳定性高、声传播速度低等特性, 因此作为一种特殊的电介 质和绝热材料可应用于光学镀膜、传感器、过滤器以及集成电路和 超声探测器等领域。溶胶—凝胶法在制备SiO2 多孔陶瓷膜中同样有 着广泛的应用。2005 年西安交通大学李智等人以NH3·H2O 为催化 剂,同样以正硅酸乙酯为先驱体制备出了平均孔径约为100nm 的多孔 陶瓷膜。强碱催化使二氧化硅胶粒溶解度增大并增大了体系的离子 强度,可以制备孔隙率很高的薄膜,试验表明,通过改变反应物的剂量 以及调节添加剂的用量, 可以制得孔隙率60.50 %～70.75 %之间的多 孔SiO2 陶瓷膜,能够满足不同的行业需求,但是由于其孔径比较大会 限制其在工业上的应用范围,因而这种技术还需要进一步的改进和提 高。
第二节 无机膜的制备方法
一、多孔无机膜的制备
第二节 无机膜的制备方法
二、致密膜的制备
致密膜有两类：金属及其合金膜；另一类为具有选择透氧功能 的金属氧化物膜。下面分别介绍这两类致密膜的制备方法。 （一）金属致密膜的制备 钯等金属膜的制备方法是指用溅射、离子镀、金属镀及气相沉 积等手段，将膜料沉积在多孔陶瓷、玻璃或多孔不锈钢载体上制造 微孔金属膜或氧化物薄膜的方法。其制备过程大致分为两个步骤： 一是膜材料（膜料）的气化；二是膜料的蒸气依附于其他材料制成 的载体上形成薄膜。主要的制备方法有：化学气相沉积法、电化学 气相沉积法、化学镀膜法和喷射热分解法。 1. 化学气相沉积法 2. 电化学气相沉积法 3. 化学镀膜法 4. 喷射热分解法
第三节 无机膜的分离机理
一、无机膜中气体的传递特性与分离模型
气体通过无机膜分离依赖于气体在膜中的传递特性。对于多孔无机 膜，气体在膜中的扩散机理如图13-2所示，依次为： （a）Knudsen扩散； （b）表面扩散； （c）毛细管凝聚； （d）分子筛分。 对于致密膜，气体在无机膜中的扩散机理为溶解-扩散机理。
表13-1无机膜的类型
第一节 概述
二、无机膜的分类
据IUPAC（国际通用聚合物标准委员会）制定的标准，多孔无 机膜按孔径范围可分为三大类：粗孔膜（孔径大于50 nm）、过渡 孔膜（孔径介于2～50 nm）和微孔膜（孔径小于2 nm ）。目前已经 工业化的无机膜均为粗孔膜和过渡孔膜，处于微滤和超滤之内，而 微孔膜尚在实验室研制阶段，这种孔径接近分子尺度的微孔膜在气 体分离以及膜催化反应领域有着广泛的应用前景，成为当前研究和 开发的热点。多孔膜的渗透率较致密膜要高，但选择性较低，它们 各具特点，相辅相成，适用于不同的应用领域。 根据结构特点，无机膜又可分为非担载膜和担载膜。有工业应 用价值的主要是担载膜，非担载膜主要是用于研究和实验室小规模 应用。 此外，从制膜材料讲，膜又可以分为金属膜、合金膜、陶瓷膜、 高分子金属配合物膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。
第二节 无机膜的制备方法
二、致密膜的制备
（二）氧化物致密膜的制备 氧化物致密膜以对称结构为主,常采用挤出和等静压法成型。其 制备过程包括粉料制备、成型和干燥烧结三个基本步骤。
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
（一）多孔Al2O3 陶瓷膜的制备 在诸多多孔无机陶瓷膜中,多孔Al2O3 陶瓷膜是研究最早也是最 为广泛的一种,其具有化学稳定性好、机械强度大、抗生物腐蚀能力 强、孔径分布窄、渗透率高、耐高温以及无毒等特点。相比国外来 说,我国多孔陶瓷膜的研究要晚一些,我国较早进行Al2O3 陶瓷膜研究 并把溶胶—凝胶法应用到其制备过程中的是中国科学院成都有机化 学研究所的王公应等人,他们于1992 年应用溶胶—凝胶法以自制的三 仲丁醇铝为先躯体制备出平均孔径为216nm 左右的γ2 Al2O3 陶瓷膜。
第二节 无机膜的制备方法
无机膜的制备方法与材料的种类、膜及载体的结构、膜孔径大 小、孔隙率和膜厚度密切相关，并在借鉴陶瓷、金属材料的制备技 术的基础上形成了多种制膜工艺。目前几种常见的制备方法有：溶 胶—凝胶法、阳极氧化法、相分离—沥滤法、热分解法、水热合成 法等。
第二节 无机膜的制备方法
一、多孔无机膜的制备
（一）多孔支撑体的制备 1、干压成型法 2、注浆成型法 3、挤出成型法 4、流延成型方法
第二节 无机膜的制备方法
一、多孔无机膜的制备
（二）分离层的制备 1、溶胶—凝胶法 溶胶—凝胶法是合成无机膜的一种重要方法。采用这种工艺可以制 得孔径小(1.0～5.0nm)、孔径分布窄的陶瓷膜，许多单组分和多组分 金属氧化物陶瓷膜，例如：Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3－ CeO2、TiO2－SiO2、SiO2－ZrO2、TiO2-ZrO2膜等。这种陶瓷膜作为 控制层既可用于超滤和气体分离，也可经修饰后作为催化膜用于膜 反应器。
第二节 无机膜的制备方法
三、溶胶—凝胶法制备多孔无机陶瓷膜
（三）多孔TiO2 、ZrO2 陶瓷膜的制备 多孔二氧化钛陶瓷膜不仅具有良好的物理、化学特性,还具有优 异的光学特性,对可见及近红外光均有较好的透光性,具有锐钛矿结 构的纳米TiO2 薄膜还具有较强的光催化性能及优良的光致超亲水性, 料中加入了硝酸钇,成功制备了平均孔径为6nm 的钇 稳定的氧化锆超滤膜。钇稳定的氧化锆超滤膜具有更加优良的性能, 能应用于高温气体分离以及高温膜反应器。此外还具有了氧离子导 电性,扩展了氧化锆超滤膜的应用范围,实现了溶胶—凝胶法制备陶 瓷膜的又一次突破。