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《华东理工大学》 2011年
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溶胶—凝胶法制备Al_2O_3中空纤维复合膜及其性能的研究

曹悦  
【摘要】:本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)分别结合相转化法和高温烧结制备了聚醚砜(PES)-氧化钛(Ti02)复合超滤膜以及氧化铝(Al203)、氧化钛(Ti02)陶瓷中空纤维超滤膜,运用扫描电镜(SEM)、通量、截留率、孔隙率、机械性能等测试方法表征了超滤膜的结构及性能,并从理论出发分析了影响分离膜性能的各项因素。 首先,作为前期的基础性研究,采用颗粒法和聚合法分别制备了勃母石溶胶和Ti02溶胶,通过改变溶胶配比及陈化条件研究了影响溶胶性能的各项因素,并为下一步膜制备确定了合适的工艺条件。 然后,以钛酸四正丁酯(TBT)为前躯体、二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制备Ti02溶胶,添加到PES/DMAc/DegOH有机铸膜液体系中,采用浸入相转化法(NIPS)纺制中空纤维复合超滤膜。随着Ti02溶胶含量的增加,铸膜液粘度呈现先降低后升高的变化趋势,并对复合膜微观结构的形成起主导作用。溶胶粒子的加入在一定程度上改善了有机膜的渗透性能,但当TBT含量超过3%以后,聚合物PES大分子对Ti02溶胶粒子的阻隔作用降低,胶粒间发生缩聚反应而聚集,对复合膜各项性能的提高不再起到促进作用。 随后,以TBT为前躯体、一缩二乙二醇(DegOH)为溶剂制备Ti02溶胶,添加到PES/DMAc有机铸膜液体系中,采用VIPS-NIPS法刮制复合平板膜。随着Ti02溶胶含量的增加,铸膜液粘度增大,膜的微观结构受动力学影响从指状孔向海绵状孔转变,表面则受热力学影响在Ti02溶胶与溶剂的质量比达到0.5时出现微胞状开口,且渗透通量达到最大。 最后,采用浸渍提拉法结合高温烧结在中空纤维状载体上制备了Al203、Ti02超滤膜,其中颗粒型Al203溶胶成膜效果较好,在涂膜三次后即可得到有效膜层,对牛血清蛋白(BAS)溶液的截留率达到90%以上。聚合型Ti02溶胶的成膜效果受溶剂添加量影响较大,溶剂量小焙烧后的膜层易开裂,溶剂量大则达到有效分离所需的涂膜次数就高,大大增加了制膜成本。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ028.8

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【参考文献】
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