无机膜材料应用研究

2.现阶段发展状况
最新趋势：一是 在多孔 膜研究方 面，纳 滤膜 、气体 分 离膜 和 渗 透汽化 膜； 二是多组 分 复合膜 研究 ; 三是膜改性。 从2008到2012的外文文献中有3284篇关于无机膜材料的文章。 且呈现出增长趋势。其研究范围也在不断扩展，从传统无机膜到最新 的碳纤维薄膜等。
Structural, kinetic and performance characterization of hollow fiber carbon membranes
（Journal of Membrane Science 390– 391 (2012) 23– 31） Xuezhong He等用体脱去乙酰基的醋酸纤维素前驱的方法制备的空心 纤维碳薄膜,通过H2、CO2、O2、N2和CH4的单气体渗透实验用来指示研究 在碳薄膜分离过程中的运输机制。
Science,2011,334, 72-75
Kumar Varoon.Dispersible Exfoliated Zeolite Nanosheets and Their Application as a Selective Membrane .
通过剥离硅酸盐纳米片制备的硅酸盐薄膜已应用到很多领域，包括分 子筛膜，膜催化反应器，渗透膜，低介电常数材料等。因为高比表面积的 硅酸盐纳米片具有独特的堆积和优异的加工性，用其制备薄膜受到广泛关 注。
图4 前驱体和碳薄膜交界处的SEM图像
空心纤维薄膜CO2和N2的吸附脱附曲线
图 5 在298 K时在HFCM-1（（○） 为CO2吸附；（×）为CO2脱附；（▼） 为N2吸附）和HFCM-2（（□）为CO2吸 附；（▲）为CO2脱附；（■）为N2吸附 ）上的平衡吸附等温线和对应于朗格缪 尔-弗伦德里希模型的直线。
无机膜材料研究应 用现状及展望
ห้องสมุดไป่ตู้
1.概述
2.现阶段发展状况
3.展望
1.概述
无 机膜 是 以无机 材料 为 分离介 质制成 的具有分离功 能的渗 透膜 。 特点：具 有化 学稳 定 性好 、耐高 温 、 孔径分 布 窄和 分离 效率高 等特 点 ， 可用 于气体分离等。 应用：主要涉及 液 相分 离 与 净 化 ， 气 体分 离 与净 化和膜 反应 器 3 个 方面 。 原理： 筛分原理，吸附原理等。
硅酸盐纳米片薄膜的制备方法
氮气氛围下，在双螺杆挤压机中将前驱体ITQ-1和MS-1与Mw=45000 的聚苯乙烯进行熔融共混。 将纳米片-聚苯乙烯纳米复合物溶解、超声、离心得到硅酸盐纳米片 。
应用前景
这一发现说明，该方法能制备出结构完整、分散良好的硅酸盐纳 米片；并且能利用其制备分子选择性膜。该剥离、纯化、成膜工艺简 单稳定，有望大量制备可商业化的选择分离膜。
图1
碳纳米管薄膜制备模型图
碳纳米管具有高长径比、大比表面积、纳米级内径等特点，可是水分子在 其孔道内顺利通过。将碳纳米管制备成功能化的膜材料，可以更好地被用于吸 附水中的重金属、氟化物、三氧化二砷和有毒有机物等。
图2 季铵盐改性制备带正电荷的纳米过滤膜
2016/3/19
图3 硫酸改性制备带负电荷的纳米过滤膜
谢谢！
Journal of Membrane Science 394– 395 (2012) 37– 48
Eun-Sik Kim等运用纳米银和多壁碳纳米管制备的薄膜是一种新型的薄膜 纳米复合材料。
图6 纳米银多壁碳纳米管薄膜的合成过程中的原理。
3.无机 膜 材 料 的展 望
膜制 备 技术 的发展 主要 体 现在 以下 2方 面 ： 一是 在多孔 膜研 究方 面 ， 进 一步完 善已商 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 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 。无机 膜 材料 的超薄 化 、 超 微孔 化复 合膜 研究 、 多组 分 复合膜 研究 、 电导 移动 膜研 究 以及无机 与有 机材料 接枝 膜将 会成 为未来 无机膜 材料发展的必然趋 势 。
在这些文献中碳薄膜材 料备受关注，通过剥离硅酸 盐纳米片制备的硅酸盐薄膜 也较为新颖。
Carbon nanotube membranes for desalination and water purification: Challenges and opportunities Nano Today (2012) xxx，xx-xxx
主要集中于以脱去乙酰基的醋酸纤维素为前驱体合成的空心纤维碳薄 膜的制备和表征。气体吸附和渗透实验对碳薄膜的微孔结构进行了表征并 试图解释孔结构和气体脱附实验之间的关系。
Development of nanosilver and multi-walled carbon nanotubes thinfilm nanocomposite membrane for enhanced water treatment