陶瓷膜

陶瓷膜（8篇）

1.陶瓷膜 篇一

湖北华叶陶瓷有限公司是一家以家居礼品陶瓷研发、设计、生产、包装、销售为一体的综合性公司，拥有一支在陶瓷艺术、技艺方面拔尖的人才队伍作为产品技术开发顾问，以分公司景德镇叶氏陶瓷有限公司为依托，独立设计、自行生产系列中高档陶瓷餐具、茶具、咖啡具、办公用具，系列宾馆用瓷和中高档艺术瓷等。

公司自创立之日起，承袭叶氏家族百年的陶瓷生产史，吸收了国内外先进的管理制造经验，产品更是入选中南海国宴用瓷，“当代国瓷”的称号让叶氏陶瓷承载着至高的荣誉，也赋予了叶氏陶瓷引领创新，超越一流的内在品质。凭借厚重悠长的陶瓷历史文化的铺垫，叶氏陶瓷快速成长为名扬海内外的知名品牌，产品远销海内外，并深受欧洲、美洲及东南亚各国的喜爱。

叶氏陶瓷怀着振兴“叶氏陶瓷”和中国陶瓷业的责任感和使命感，积极整合景德镇制瓷资源和优势，借鉴国际先进的行业连锁营销的经营模式，在九省通衢的湖北省武汉市设立品牌运营中心，在中国家居礼品陶瓷行业率先导入“陶瓷生活馆”连锁营销模式，为全球合作伙伴提供完善的管理、专业的指导和高品质的服务，确保合作伙伴长期受益，确保事业蓬勃发展、企业永续经营。使“叶氏陶瓷”的销售网点得到迅速发展，叶氏陶瓷生活馆在全国更是遍地开花，掀起了“健康全瓷生活用品”革命！

叶氏陶瓷，创意与质量并重，天然与时尚齐鸣，品质生活的缔造者生活之美的营造者家之幸福的点睛者

健康环保——高温烧制，最绿色的环保产品

陶瓷用品是纯天然陶泥土经过1320度高温烧制而成，高温灭菌的产品不含任何对环境和对人体有害的物质，绝对100%健康安全，真正是无毒、无害、无污染、环保健康。与塑料制品相比，长期使用塑料产品会有致癌可能。

经久耐用——千年不腐，永不褪色，绝不变形变质

陶瓷拥有很强的耐酸、碱、盐及大气中碳酸气侵蚀的能力，不易与这些物质发生化学反应，不会生锈老化。

物美价廉——经济实惠，最廉价的高档品

瓷器产品与金属产品相比，原材料成本低，物美价廉，更避免了长期摄入有害金属的可能。更无氧化变质可能。

有利储存——与“瓷”同时，最严密的储存器

瓷器的气孔极少，吸水率很低。用瓷器储存食物，严密封口后，能防止食物中水分挥发、渗透及外界细菌的侵害。

安全稳定——烈火铸就，不惧沸腾滚烫

陶瓷还拥有很强的热稳定性，传热慢，优于玻璃器皿，不会因急热骤冷而炸裂，用来盛装沸水或滚烫的食物，端拿时不易烫手。

易于打理——历久弥新，打理如此简单

陶瓷釉面光亮、细腻，不易损伤，不晕染，不脱色，易清洗。清水刷洗即可洁净如新。美观大气——只有想不到，没有做不到

陶瓷制品形式多样，色彩丰富，有档次、有个性、有品位，陶瓷制品上的花纹图案及色彩为高温釉彩无铅中毒危害，使用起来安全放心，个性美观，深受人们喜爱。

2.陶瓷膜 篇二

1 人工合成陶瓷膜材料

1.1 碳化硅

碳化硅(SiC)具有强度高、导热率高、耐腐蚀和抗氧化等优点,在苛刻的条件下可以保持良好的热稳定性和化学稳定性,并且价格低廉,是开发陶瓷膜材料的选择之一。

刘有智等[15]以SiC为骨料,采用挤出成型法制成管状碳化硅支撑体,平均孔径为2.43μm,孔隙率为43.4%,气体通量达到788.2m3/(m2·h·bar),抗弯强度达到22.8MPa。苏魁范等[16]采用流延成型工艺制备了复合碳化硅陶瓷过滤膜,在1300℃烧结下制备出结构均匀、表面平整、孔径范围在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。

相比于传统陶瓷膜材料,碳化硅烧结温度较低,机械强度高,在高温高压体系中具有广阔的应用前景。

1.2 莫来石

莫来石(3Al2O3·2SiO2)是Al2O3-SiO2系中唯一稳定存在的二元结晶相化合物,可以通过硅酸铝的热分解或者二氧化硅与氧化铝的高温反应制备,由于其具有耐酸碱、低热膨胀系数和高熔点等性能,越来越受到人们的关注。

韩火年等[17]以硝酸铝和碳酸氢铵通过沉淀法使氧化铝粉体表面均匀地包裹1层碳酸铝铵超细粉体,在1550℃下烧结可以获得性能优异的莫来石-刚玉陶瓷膜支撑体,平均孔径为9.87μm,孔隙率为40.21%,纯水通量达到22.211m3/(m2·h·bar),机械强度为3.4MPa。经10%(wt,质量分数,下同)H2SO4或5%NaOH于100℃下浸渍36h后,机械强度仍分别保持2.67MPa和2.89MPa,说明该膜支撑体具有良好的耐酸碱腐蚀性能。周健儿等[18]以莫来石为主要原料,在1250℃烧结制得支撑体孔径为2.1μm,孔隙率达到46.9%,水通量为9.1m3/(m2·h·bar),抗弯强度为23.1MPa。相比于传统陶瓷膜材料,以莫来石制备的陶瓷膜孔隙率较高,耐强碱性更强。

1.3 堇青石

堇青石的理论化学组成为2MgO·2Al2O3·5SiO2,属于六方晶系、六元环状硅酸盐晶体,因其具有低的热膨胀系数和较高的分解温度,再加上生产成本低、产量大等优势,在开发陶瓷膜材料方面越来越受到人们的关注[19]。

Dong等[20]通过挤压成型法制备了以工业级的堇青石为原料的性能优异的堇青石管式支撑体,烧结温度在1380℃时可以制得平均孔径为8.66μm,开孔率为36.20%,氮气通量为1.45×104m3/(m2·h·bar),热膨胀系数为4.34×10-6/℃(从25~1000℃)。与氧化铝支撑体相比,堇青石支撑体具有更好的耐强碱腐蚀性能,烧结温度更低,可以有效的降低制备成本。张小珍等[21]采用较大粒径为7.8μm的廉价的工业级堇青石粉体为原料,通过相转化法,制备了堇青石中空纤维陶瓷膜,在1360℃下烧结2h,制备的中空纤维膜孔隙率为39.2%,内部大孔径和外部海绵状孔径分别为0.76μm和0.38μm,抗弯强度为76.5MPa,纯水通量和氮气渗透通量分别达到61.34m3/(m2·h·bar)和7824m3/(m2·h·bar)。

1.4 陶瓷纤维

陶瓷纤维不仅具有陶瓷材料固有的耐高温、化学稳定性好、使用寿命长等特点,还兼具了纤维材料的高孔隙率、高比表面积等优点,陶瓷纤维在制膜过程中,由于本身纤维形状特点,纤维之间杂乱无章的堆积,形成高孔隙率,总孔隙率最高能够超过70%,而以陶瓷纤维构建的分离膜的总孔隙率最高可接近陶瓷粒子分离膜的2倍,有效提高膜通量及降低渗透阻力。

Qiu等[22]以TiO2纳米纤维为原料,采用浸浆法在氧化铝支撑体上制备双层TiO2膜,通过在纤维层中添加溶胶促进纤维之间的粘结,减少了缺陷孔的产生,在烧结温度480℃下制得了纯水通量为1100L/(m2·h·bar),截留分子量为32000。Ke等[23,24,25]在氧化铝支撑体上涂覆大尺寸的TiO2纤维和小尺寸的勃姆石纤维,制得平均孔径为50nm的陶瓷纤维膜,对60nm球形胶装粒子的截留率达到96.8%,稳定通量高达900L/(m2·h·bar);在氧化铝支撑体上培养生长氧化铝纳米纤维,制备出可以分离截留蛋白质和DNA的陶瓷膜,在通量为230.4L/(m2·h·bar)时,70%的DNA分子被截留,膜的性能远远超过传统陶瓷膜。

1.5 石墨烯

石墨烯又名“单层石墨片”,是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子,碳原子排成二维结构,与石墨的单原子层类似。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体,其理论比表面积高达2600m2/g,具有突出的导热性能[3000W/(m·k)]和力学性能(1060GPa),因此越来越受到人们的关注[26]。

Lou等[27]采用滴涂法,通过硅氧烷修饰,在陶瓷支撑体上制备出石墨烯-陶瓷复合膜。硅氧烷修饰后的陶瓷支撑体与氧化石墨烯粘结紧密,膜表面完整,同时膜表面具有亲水性,通过渗透气化作用,实现乙醇/水的选择性分离,在40℃下,当总的液体流量为461.86g/(m2·h)时,可以实现水的浓度从5%增加到39.92%,从而达到提纯分离的作用。

2 天然膜材料

2.1 天然沸石

天然沸石具有特殊的多孔结构、发达的比表面、丰富的表面羟基,而且我国天然沸石储量丰富、价格低廉,因此将天然沸石加工成陶瓷分离膜,不仅可以降低分离膜的生产成本,而且可以为陶瓷膜的制备提供新的选择。

张学斌等[28]以天然沸石为主料,通过挤压成型法制备了天然沸石陶瓷膜支撑体,平均孔径为6.6μm,孔隙率达到46%,然后通过浸浆法在支撑体表面分别涂覆粒径为2.1μm和0.5μm的天然沸石悬浮液,制得平均孔径分别为0.6μm和0.1μm的过渡层和顶层膜,整个非对称陶瓷膜的纯水通量达到了187L/(m2·h·bar)。Dong等[29]也以同样的方式制备了天然沸石陶瓷膜,在850~950℃下烧结,过渡层膜的孔径在0.69~1.1μm,顶层膜平均孔径为0.54μm,整个陶瓷膜的纯水通量和氮气通量达到了3.2×103L/(m2·h·bar)和1.96×105L/(m2·h·bar)。

2.2 粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂的废弃物和副产品,对环境造成的污染十分严重。由于粉煤灰中Al2O3和SiO2的含量达到了80.65%,在高温烧结后可以形成耐火度高、热膨胀系数低、化学稳定性和热稳定好的莫来石,所以粉煤灰可以制备性能优异的陶瓷膜,实现变废为宝。

曹静杰[30]利用低成本固体废弃物粉煤灰和生料铝矾土为原料,采用原位烧结法在1300℃焙烧后,制备了多孔莫来石陶瓷膜支撑体,其开孔隙率高达50%,莫来石相含量高达86.75%,支撑体的机械强度高达69.87MPa。Dong等[31]以粉煤灰为原料在堇青石管式支撑体上制备了陶瓷微滤膜,在1150℃烧结,平均孔径为5μm,孔隙率达到54%。任祥军等[32]利用发电厂的超细粉煤灰(平均粒径为12μm),采用模压成型和挤压成型工艺,在1250℃烧结,制得的膜平均孔径为3.72μm,孔隙率为51.2%,气体通量达到1.4×104m3/(m2·h·bar),可用于高温除尘和气体净化等。

2.3 高岭土

高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)又称水合硅酸铝瓷土,是重要的非金属矿产资源,在我国分布广泛,由于价格低廉,性能优越,在陶瓷领域也越来越受到人们的关注。

Vasanth等[33]以高岭土为原料,通过挤压成型法,在900℃下烧结制成了平均孔径为1.3μm,机械强度为34MPa,孔隙率为30%的陶瓷微滤膜,对油浓度为250mg/L的油水混合物中油的截留率达到了85%,对浓度为6×105CFU/mL细菌溶液的截留率达到了99%。杨柯等[34]考察了高岭土的添加量对陶瓷膜支撑体性能的影响,随着高岭土含量的增加,支撑体的孔径和机械强度会降低,当添加8%高岭土,1510℃烧结2h,可以获得机械强度为153.6MPa,孔隙率为29%,平均孔径为6.6μm的多孔陶瓷膜支撑体。

2.4 凹凸棒土

凹凸棒土[Mg5(Si4O10)2(OH)2(H2O)·4H2O]简称凹土。我国凹凸棒土储量巨大,占全世界已探明凹凸棒土储量的44%,远景储量达11.7亿t。同时凹凸棒土的制备成本低,适合大批量生产,开发利用过程能耗低,没有环境方面的负效应,是低成本、高性能的天然膜材料。为此,本课题组[35]在氧化铝支撑体表面通过浸浆法制备了凹凸棒土陶瓷微滤膜,获得了平均孔径为0.25μm,纯水通量达到1540L/(m2·h·bar)的陶瓷微滤膜,过滤碳酸钙悬浮液稳定通量可以达到980L/(m2·h·bar),而且膜易清洗,可以重复使用,显示出优异的性能。

3 展望

随着我国经济结构的转型,以及人们对环境保护越来越重视,低成本易烧结的新型陶瓷膜材料的研究也越来越深入,人工合成陶瓷膜材料和天然陶瓷膜材料的研究开发会越来越广泛。但是,当前新型陶瓷膜的研究大多都还停留在实验室研究阶段,鲜有将所制膜应用到实际生产中,所以未来将性能优异、价格低廉的新型陶瓷膜工业化、产业化将是众多科研和企业工作者面临的问题。

摘要：介绍新型陶瓷膜材料及其所制备膜的性能,主要有碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯、陶瓷纤维等人工合成陶瓷膜材料和沸石、粉煤灰、高岭土、凹凸棒土等天然陶瓷膜材料,并对新型陶瓷膜材料的发展前景进行了展望。

3.陶瓷膜 篇三

关键词：L-精氨酸 陶瓷膜过滤 微生物发酵液 菌体去除率 膜通量

中图分类号：TQ921 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）06-0000-00

L-精氨酸是一种具有胍基的人和动物的半必须碱性氨基酸，也是生物体尿素循环中的一种重要中间代谢物。L-精氨酸在医药工业上具有广泛的用途。它是复方氨基酸输液的主要成分之一，也被广泛用于氨中毒性肝昏迷的解毒剂和肝功能的促进剂，对病毒性肝炎疗效显著，同时对肠道溃疡、血栓形成、神经衰弱和男性无精等症状都有一定的治疗效果【2】。

微生物发酵液中往往存在着大量的菌体、杂蛋白和胶体颗粒等物质，这些物质的存在使产物收率和结晶质量下降。因此，在分离前必须先将其除去。目前膜分离技术以其在常温下操作无相态变化、分离精度高、选择性强、污染小等优点，逐步取代絮凝法、离心法成为分离提取发酵液中产物的主要方法[ 3 ，4 ]。

无机陶瓷膜因其构成基质主要为氧化锆、氧化铝等无机材料及其特殊的结构特征而具有如下的优点：耐高温，适用于处理高温、高粘度流体；机械强度高，具有良好的耐磨、耐冲刷性能，可以高压反冲使膜再生；化学稳定性好、耐酸碱、抗微生物降解；使用寿命长，一般可用 3～5 年，甚至8～10年。这些优点与有机高分子膜相比较，使它在许多方面有着潜在的应用优势，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。现已广泛应用于食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域。无机陶瓷膜分离技术在我国氨基酸发酵行业具有普遍的适用性。其中孔径为 0.2 μm 的微滤膜可用于除去药液中的微粒、胶团等悬浮物，而孔径为0.1、0.05 μm及更小的超滤膜则可用于不同分子量成分的分级处理[5]。

1 材料与方法

1.1 材料

陶瓷管式膜分离中试设备（某国外品牌，膜面积5㎡，广东环西生物科技股份有限公司氨基酸提取车间提供）；722紫外可见光分光光度计（上海凤凰光学科仪有限公司）；FE20/EL20型pH计（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）；L-精氨酸发酵液（广东环西生物科技股份有限公司氨基酸发酵车间提供）。

1.2 分析测定

1.2.1 可溶性蛋白测定

将样品溶液在280 nm波长下测定其吸光度，蛋白含量（mg/ mL ） = A280×校正因子[3]。

1.2.2 L-精氨酸测定方法

L-精氨酸的测定采用α-萘酚（甲萘酚）和双乙酰混合液作为显色剂的坂口改良法[6]。

1.3 操作方法

通用陶瓷膜过滤法。将发酵液装入设备工作罐内，在一定的操作方法下，测定滤液的杂蛋白去除率及精氨酸收率。

2 结果与分析

2.1 料液温度对陶瓷膜过滤的影响

粘度是反映了液体粘性的大小，膜的渗透量随粘度的减小而增大，而粘度随温度的升高时减小的，所以提高温度可以获得较大的膜通量[7]。在一定的进出膜压力和料液温度下，进行陶瓷膜过滤。实验温度对陶瓷膜膜通量的影响。结果如图1所示

图1料液温度对膜通量的影响

从图1可以看出，膜通量随温度升高而变大。但考虑到运行成本，选择60℃为适宜的过滤温度，此温度下膜通量可达230L/h。

2.2 料液进出膜压力对陶瓷膜过滤的影响

在一定的料液pH值和料液温度下，进行陶瓷膜过滤。实验进出膜压力对陶瓷膜通量的影响。结果如表1所示。

从表1可以看出，L-精氨酸收率及蛋白质的去除率与进出膜压以及压差的变化不大，但是膜通量的影响效果较大，当压力及压差很低时，膜通量下降幅度较大，就会导致过滤时间的增加，间接的影响过滤效率使其降低，影响整个陶瓷膜工序的过滤效果。为了减少能耗保护膜部件，选择的压力为：进膜压力5.0Mpa，出膜压力2.0Mpa。

2.3 料液对陶瓷膜过滤的影响

料液pH值能通过改变溶质表面的电荷来改变溶质在溶液中的分散情况，对膜过滤过程产生影响。在一定的pH条件下可发生沉降现象[3] 。

发酵液用盐酸调不同pH值，进行陶瓷膜过滤。在一定的进出膜压力和料液温度下，对蛋白去除率、产品回收率以及膜通量进行了实验，结果见表2。

通过表2可看出发酵液调pH4.0～4.5能有效地去除杂质蛋白，并易发生沉降现象产生易于在膜前通过粗滤滤除，能有效防止膜污染。在编号3的操作方法下，菌体蛋白质去除率85.33%、精氨酸收率95.03%，膜通量220L/h。

3 结语

（1）选择料液温度60℃、进膜压力5.0Mpa、出膜压力2.0Mpa、料液pH值4.0作为操作参数，蛋白质去除率85.33%、膜通量220L/h。

（2）实验最高收率95.03%，主要原因为采用设备体积相对较大，导致发酵液过滤过程中不能够浓缩到终点，透析不完全。但伴随着后期规模化生产不断放大，该收率将会有较明显的提高。

参考文献

[1]汪勇，薛枫，张志森.无机陶瓷膜分离技术在乳品工业中的应用[J].中国乳品工业，2005，11：50-53.

[2]王霞，许正宏，敖宗华，孙志浩，陶文沂.L-精氨酸产生菌的选育及其发酵条件[J].药物生物技术，2001，04：210-212.

[3]徐庆阳，陈宁，方正星，申雅维. 金属膜对L-缬氨酸发酵液过滤的研究[J].天津科技大学学报，2006，01：4-6.

[4]彭跃莲，姚仕仲，纪树兰，马重芳.从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸的方法[J].北京工业大学学报，2002，01：46-51.

[5]董洁，郭立玮.无机陶瓷膜分离技术在中药领域的应用[J].中国中医药信息杂志，2005，12：40-42.

[6]熊筱晶，窦文芳，许正宏，陶文沂.L-精氨酸高产菌的诱变育种及其摇瓶产酸条件[J].无锡轻工大学学报（食品与生物技术），2003，02：10-13.

[7]刘昌盛，傅金祥，李慧.陶瓷膜微滤的影响因素及膜污染再生探讨[J].辽宁化工，2010，01：55-57+60.

收稿日期：2015-03-25

作者简介：陈悦群（1984—）男，广东揭阳人，本科学历，食品生物助理工程师，主要从事运用发酵技术生产氨基酸产品及功能性食品研究等。

4.陶瓷膜 篇四

尊敬的各位来宾、各位企业家，同志们、朋友们:

在这炎炎夏日渐渐离去、凉爽秋天即将到来的美好时节,能够与各位相聚在美丽的彬县,宣传古豳人文风情、展示彬县发展成果、推介项目、共商彬县发展大计，我感到十分荣幸、格外高兴。在此,请允许我代表彬县县委、县政府对各位的到来表示衷心的感谢，并致以诚挚的问候。

彬县位于陕西省咸阳市西北部，距省会西安120多公里，辖13镇3社区247个行政村，总面积1185平方公里，总人口34.8万。近年来，我县围绕“强县富民”这一主题，大力实施“工业强县、强农惠农、招商引资、城镇带动”四大战略，加快经济结构调整，统筹城乡协调发展，经济社会呈现出跨越发展的良好态势。2006年以来，地方生产总值增速连续五年保持在20％以上，地方财政收入增速超过30%。2010年，全县实现生产总值80.17亿元（人均GDP3722美元）；财政总收入15.6亿元，其中地方财政收入5.09亿元；城镇居民人均可支配收入18151元，农民人均纯收入5121元，各项主要经济指标大幅跃升，在咸阳市率先跨入“陕西十强县”行列。

彬县历史悠久，文化厚重。彬县是后稷生地，公刘故里，有文字记载的历史长达3500余年。境内有国家级和省级文物保护单位8处，建于唐代的大佛寺是丝绸之路上一颗璀璨夺目的明珠，被誉为“关中第一奇观”；开元广场的彬塔高达47.6米，挺拔秀 1

丽，显示了宋代精湛高超的建筑艺术；五代后周卫王冯晖陵墓中出土的墓志铭、壁画、彩绘浮雕砖等文物，填补了我国五代史的考古空白。

彬县地貌多样，风景优美。彬县属黄土高原塬梁沟壑区，泾河自西向东斜贯全境，将全县分为南北两塬一道川。境内川塬梁峁广泛分布，地貌多样。全县有大小河流11条，森林覆盖率38.79%。西庙头森林公园面积近10万亩，被专家誉为黄土高原的“绿肺”。侍郎湖是陕西省最大的高原淡水湖，水域面积400亩，库容166万立方米，湖周群山环抱，林木葱郁，为垂钓、避暑、休闲、度假之胜地。

彬县资源丰富，潜力巨大。彬县境内富藏煤炭、陶土、油母页岩、石英砂等10多种矿产，其中煤炭储量32.4亿吨，占到彬长煤田的一半。近年来，我县坚持“立足煤、延伸煤、超越煤”，大力发展煤化工业，已初步形成“原煤-洗煤-煤电-煤化工-煤建材-煤矿机械”一体化的循环产业链条，走出了一条新型工业化发展路子。2010年，工业总产值突破100亿元大关，煤炭产业成为彬县经济发展的支柱产业，荣获2008-2009全国县域经济最具成长性百县（市）称号。

彬县农耕久远，果业发达。彬县是中国古代农业文明发祥地之一，其农耕环境与日本长野县极为相似，盛产红富士苹果、酥梨、晋枣、柿子、核桃等名优果品果，素有“果乡”之美誉。全县现有果园50万亩，年产果品50万吨左右，产值9亿多元，果品收入占到农民收入的半壁江山。

彬县区位优越，设施完善。彬县是关中“一轴一环三走廊”

城市群上的重要节点，福银高速、312国道、306省道和建设中的西平铁路穿城而过，县乡公路四通八达。2006年以来，累计投资39亿元，实施了214项城市建设重点工程，水、电、讯、网等基础设施配套到位，城区面貌日新月异，生活环境不断改善。特别是泾河防洪工程的建成，不仅使昔日的泾河荒草滩变成了今天的城市新区，而且进一步拉大了城市框架，更为重要的是将设计防洪能力的等次由10年一遇提高到50年一遇，真正在县城北岸筑起了一道坚实屏障，成为了市民心中的“安澜工程”。全县城乡金融、保险、教育、医疗、卫生、文化、餐饮等服务机构一应俱全，发展环境十分优越，荣获首届中国西部最具投资潜力百县（市）荣誉称号。

下面,我就彬县陶土资源暨陶瓷工业园区有关情况,向各位来宾、各位客商作以简要介绍。

彬县陶土资源储量丰富。彬县地处彬长煤田腹地,矿产资源富集、发展潜力巨大。境内已探明陶土资源储量达到7.1亿吨，其中黏土4.45亿吨、紫砂类2.65亿吨，是彬县继煤炭资源之后又一大矿产资源，对逐步改变“一煤独大”的产业结构孕育着生机、孕育着希望。

彬县陶土资源分布集中。彬县境内的陶土资源主要分布在福银高速公路、泾河水以北的炭店乡水北、百子沟，香庙乡九里坡至程家川一线，正在建设的西平铁路沿线的太峪乡拜家河、义门镇高渠村也均有分布，且矿样呈层状分布，资源的集中分布、优越的地理区位、水源的丰富储量，易于资源开发、易于材料运输、易于产品销售。

彬县陶土资源品质优良。彬县境内的陶土资源主要包含石英、伊利石、高岭土、绿泥石等矿物成份，富含Si02、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等化学成分；彬县陶土资源分布上层为软质黏土，铁、钛夹杂较少，可塑性较好，中层为半硬质黏土,铁、钛夹杂较多，下层多为硬质黏土，铁、钛夹杂较多，不同黏土层间为砂岩，是制造优质陶瓷产品的最佳原料。

彬县陶土资源用途广泛。彬县陶土资源以优良的品质，可以作为釉面砖、地砖、洁具、干挂保温陶瓷板、劈开砖的重要原料。尤其是生产釉面砖、釉面地砖、干挂保温陶瓷板、劈开砖等产品，基本上可以以当地原料为主。在彬县生产建筑陶瓷，特别是釉面产品，当地原料使用率可达到70%以上。

彬县陶土开发历史悠久。据史料记载，早在唐朝时期，彬县境内的拜家河一带“霍家瓷”已经开始烧制生产，并作为供品上晋皇宫；在清朝时期，陶土资源开发产品已经成为彬县当时工业的主导产业之一，拜家河一带生产的日用陶瓷品畅销销陕西、甘肃、宁夏等地，销售量供不应求；在上世纪70-80年代，彬县陶瓷厂先后成产过碗、盘、陶管、陶罐等日用陶瓷等多种产品，深受消费者亲睐。

近年来，随着市场竞争的不断激烈、生产技术装备的相对落后，致使彬县陶瓷产业逐步萎缩。为了顺应新一轮西部大开发的发展趋势和建设渭北工业重镇的迫切需求，在多次开展调查研究、聘请专家论证的基础上，彬县县委、县政府领导高瞻远瞩、科学决策，决定依托陶土资源禀赋、发挥矸石资源优势，积极开发陶瓷产品，逐步调整产业结构、转变发展方式，努力改变彬县工业“一煤独大”的现状，全力打造渭北现代化建材基地。

近年来，我们相继委托咸阳陶瓷研究设计院完成了《彬县陶瓷原料资源调查及工艺试验报告》、《彬县陶瓷原料工业化试验报告》、《彬县煤矸石实验室研究报告》、《彬县陶瓷工业园区规划报告》《彬、县陶瓷工业园区基础设施建设可行性研究报告》，并先后通过专家组评审，目前园区建设可以说是万事俱备，只欠“东风”、只欠客商。现在，我就规划设计的陶瓷工业园区有关情况，向各位客商、各位来宾作以简要介绍。

彬县陶瓷工业园区，位于距县城以东约5公里的炭店乡乌苏村、底纬村和早饭头村境内，规划占地约1283.57亩，其中一期占地654.93亩，二期占地628.64亩。园区规划以“两区(生产区、商务管理区，其中生产区占地965.01亩、商务管理26.16亩、绿地11.61亩、道路红线226.35亩)、两轴(西早公路、沿沟2号路)、三线(东西方向的3、4、5号路)”的布局分布。规划建设陶瓷墙地砖生产线21条，其中一期地砖生产线4条、内墙砖生产线2条、保温砖生产线2条、劈开砖生产线2条，形成年产2440万㎡陶瓷砖的生产能力；二期地砖生产线9条、内墙砖生产线2条，形成年产5700万㎡陶瓷砖的成产能力。园区规划道路5条，总长5057.78米；建设供水站1座，日供水能力为5040立方米，以满足园区工业用水需要，生活用水由新民塬农村给水管网作为水源；排水工程规划为分流制，新建污水处理站1个，用于园区生活污水的集中处理；供电工程规划新建110KV变电站1座，以10KV和35KV分别给各厂区供电；燃气工程规划新建煤气发生站1个，用于园区入住企业的燃气供应。

结合陶瓷工业园区总体规划，县委、县政府计划利用三年时间，实现“一年成雏形、两年上规模、三年见效益”。2011年，计划完

成原料开发利用、陶瓷工业园区一期工程基础设施建设，力争使2条陶瓷砖生产线开工建设，形成彬县陶瓷产业链的发展雏形；2012年，完成二期工程基础设施及其配套工程的建设，开工建设6-8条陶瓷砖生产线；2013年，完成11条陶瓷砖生产线及其辅助生产线建设，陶瓷产业链的总体综合产值突破85亿元，给力彬县新型工业化进程，推动全县经济社会再上新台阶、再创新佳绩。

尊敬的各位来宾、各位客商，彬县资源丰富，发展潜力巨大，是一块投资的沃土；彬县设施完善、承载能力极强，是一块投资的佳地；彬县投资环境优越，是一块投资的乐土。我们热情期待着各位客商早日来彬投资兴业，促进彬县经济发展，早日实现“互惠互利”的双赢目标。

借此机会，我代表彬县县委、县政府，在这里向各位领导、各位客商郑重表个态：我们对投资彬县的企业采取“一事一议、一企一策”的方针，在政策上给予最大的优惠，在项目实施中实行了县级领导包抓，牵头部门具体负责，有关部门全力配合，确保落户彬县的企业在项目建设中顺利实施。我们将想客商之所想、急客商之所急，想在客商未想之前、做在客商未做之前，全力以赴为广大客商搞好投资相关服务，为各位客商在彬投资营造良好的发展环境。

最后，预祝各位领导、各位客商身体健康、工作顺利、万事如意。

5.陶瓷膜 篇五

陶瓷成形技术影响陶瓷灯具的照明和使用功能

陶瓷成形技术从古代的手捏成形、泥条盘筑、轱辘拉 坯逐渐发展到现代的注浆成形、滚压成形、干压成形等等。每一种成形方法，都有其自身的特点。手捏成形，比较自由随意；泥条盘筑技术在原始社会的彩陶时期就已经产生，是把泥坯制成长条形，以螺旋上升的方式盘筑成器形；轱辘拉坯，即手工轮制法，是把泥料放于转动的轮盘上，用手拉坯制成，操作起来方便快捷；注浆成形，即石膏模制法，是将所制的器形用石膏翻制成外模，再将坯料浆注入石膏模具的内部，最后利用石膏的吸收功能脱去石膏模、取出成形器胎，这种技术适合复杂器形的制作；滚压成形、干压成形技术，是利用现代机器将坯料进行机械加工成形，这种技术效率极高，适合制作具有现代感的器物，造型简洁明快。丰富多样的成形方法为陶瓷灯具的艺术设计提供了技术上的支持，使制作繁复的陶瓷灯具造型成为可能。设计者应当充分在多种成形技术中加以利用、选择，同时也要注意，成形技术的选择会影响陶瓷灯具的照明和使用功能，成形方法的难易程度也直接关系到陶瓷灯具制作的成本，从而影响陶瓷灯具产品的价格和销售。

6.陶瓷膜 篇六

文化中国-中国网时间： 2012-09-17 09:55

16日，“特色瓷都建设与文化创意发展峰会”在有“中国北方瓷都”之称的河北省唐山市举行。中国数位陶瓷界知名专家参会，并就瓷区文化产业发展的瓶颈问题与对策、陶瓷企业文化发展的探索与实践等议题进行深入探讨。

中国硅酸盐学会陶瓷分会理事长周健儿表示，陶瓷文化创意产业发展是我国经济社会发展的必然趋势，发展陶瓷文化创意产业应遵循科学规划、超前设计、循序渐进、突出实效的原则，注重园区建设、平台建设、产业支撑、知识产权保护、培育城市创意环境、协同创新以及大学的引领与支撑。

周健儿认为，创意人才是创意产业的核心资源，高素质、高层次创意人才的集聚是陶瓷文化创意产业繁荣的标志之一。陶瓷文化创意需要大力引进与培养创意人才。应吸引一批在海外从事创意事业的优秀人才，特别是有深厚传统文化底蕴又有国际化视野的海归人才，从而不断扩大中国陶瓷艺术与设计在世界范围内的影响力。

中国轻工业联合会副会长王世成，中国陶瓷工业协会副会长朱燕雯，江苏省陶瓷协会会长史俊棠等分别就陶瓷业的现状及发展进行了深入分析。

主办方、隆达骨质瓷有限公司董事长张志强称，本届论坛旨在深入分析典型瓷都和文化园区建设的实践特征，交流区域文化产业和文化建设的前沿理论成果，破解瓷都文化建设过程中的误区与难题，研究文化创新型企业的发展规律，探索陶瓷企业的发展模式，为政府管理和企业实践提供有益的帮助，促进瓷区文化的繁荣与发展。

7.堇青石多孔陶瓷顶膜孔径的研究 篇七

无机多孔陶瓷膜相对于有机膜具有极好的耐热性和化学稳定性,同时还具有刚性和机械强度大,孔径均匀,使用寿命长等优点[1],近年来在分离工程中的应用倍受关注。目前,无机多孔陶瓷膜已在饮用水的净化[2,3]、酿酒[4]以及气体分离[5,6]等方面得到了一些实际应用,然而高温气体中微粒的去除回收一直是工业粉体生产、废气处理等领域所面临的重大课题,针对不同粉尘颗粒需要不同孔径的陶瓷膜过滤[7]。

目的是研究掌握影响顶膜孔径的因素及其规律,实现在制膜过程中对顶膜孔径的自主调控,这不仅具有重大的应用价值,也有利于加深对无机膜的基础理论研究。从文献分析可知,对于堇青石多孔陶瓷顶膜孔径的研究很少,文献都是从烧成温度对顶膜孔径的影响,主要是研究配方中颗粒的级配、烧成制度以及助熔剂的加入对顶膜孔径的影响,从而实现顶膜孔径的自主调控。

1 实验

1.1 实验原料

实验采用两种不同颗粒分布的堇青石粉料,其粒径分布如图1中a、b所示。其中图1(a)是过市售堇青石颗粒的粒径分布图,平均粒径为40.33μm;图1(b)是粗颗粒经过振动磨(球∶料=5∶1)球磨60 min所得的颗粒粒径分布图,平均粒径为6.94μm。

图1堇青石粒度分布(a.球磨前,b.球磨后)Fig.1 Particle size distribution of cordierite powders(a.before milling,b.after milling)

1.2 实验过程

实验中以堇青石粉料、聚丙烯酸钠为主要原料,添加一定量水,用磁力搅拌器搅拌20 min,将得到的浆料倒入石膏模中(石膏模代替蜂窝陶瓷载体),等待膜层脱离模具,放入干燥箱(60℃)干燥2 h,将干燥好的样品放入电炉内烧制,自然冷却至室温。

1.3 样品性能表征

汞对大多数固体材料具有非润湿性,需外加压力才能进入固体孔中,对于圆柱型孔模型,汞能进入的孔的大小与压力符合Washburn方程,控制不同的压力,即可测出压入孔中汞的体积,由此得到对应于不同压力的孔径大小的累积分布曲线或微分曲线。压汞仪使用汞侵入法来测定总孔体积、孔径分布、孔隙率、密度和传输性。实验采用IV-9500型压汞仪测试样品的孔径。

采用日本JEOL产JSM-6700F型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察样品断面形貌,表面形貌。

2 结果分析与讨论

2.1 颗粒级配对顶膜孔径的影响

配方中粗颗粒:细颗粒比例分别为2∶8、3∶7、4∶6,为了模拟载体成膜过程实验将配置好的料浆倒入石膏模,最终将石膏模脱模样品干燥后放入电炉内经1240℃、保温30 min烧成,通过压汞仪测试样品结果如图2所示,顶膜表面SEM结果如图3所示。

从图2中可以看出,堇青石颗粒粗细比例为2∶8时顶膜的平均孔径等于2310.2 nm;堇青石颗粒粗细比例为3∶7时顶膜的平均孔径等于2980.8 nm;堇青石颗粒粗细比例为4∶6时顶膜平均孔径等于3241.9 nm;从图3表面形貌SEM也可以看出,随着粗颗粒的增加,细颗粒的减少,顶膜平均孔径增大,这是因为颗粒越大堆积出来的孔径会增大。一般对近似于球型颗粒的无机固体耐火材料组成的微孔陶瓷来讲,根据得出的经验公式认为,无机固体耐火材料制备的微孔陶瓷膜孔径d与固体耐火材料粒径D的关系基本遵循孔径大小与D成正比,所以不同大小顶膜孔径可通过调节配方中颗粒粒径比例获得。

2.2 烧成制度对顶膜孔径影响的研究

研究了堇青石蜂窝陶瓷顶膜在不同烧成温度条件下膜层孔径的变化,实验基础配方采用图1(b)粗颗粒经过振动磨(球∶料=5∶1)球磨60 min所得的颗粒,平均粒径为6.94μm。为了模拟载体成膜过程实验将配置好的料浆倒入石膏模,最终将石膏模脱模样品干燥后放入电炉内经1200℃、1220℃、1240℃、1260℃温度下烧成,并且在1240℃保温30 min、60 min、120 min条件下烧成,样品经压汞仪得出孔径分布如图4、图5所示。

图3不同颗粒粗细比例顶膜表面SEM(a.2∶8;b.4∶6)Fig.3 SEM images of different ratios of top membrane(a.2∶8;b.4∶6)

从图4中可以看出,顶膜在1200℃烧成的平均孔径等于1687.5 nm;顶膜在1220℃烧成平均孔径等于1724.9 nm;顶膜在1240℃烧成平均孔径等于1841.2nm;顶膜在1260℃烧成平均孔径等于1994.8 nm;从以上给出的数据可以看出,随着烧成温度的升高顶膜平均孔径呈增大的趋势,这是因为随着烧成温度的升高,由于堇青石颗粒表面张力拉紧导致颗粒重排,并且部分的小颗粒烧结,小颗粒最先消失使得顶膜中堆积出的一些小孔径消失,大孔径增加。

从图5可以看出,顶膜在1240℃保温30 min的平均孔径等于1841.2 nm;顶膜在1240℃保温60 min的平均孔径等于1751.8 nm;顶膜在1240℃保温120 min的平均孔径等于1934.7 nm,以上数据可以看出,保温60 min顶膜的平均孔径比保温30 min顶膜孔径小,这主要是因为烧结开始阶段,颗粒间出现重新排列,从而使得堇青石颗粒堆积密度提高,顶膜气孔率降低,坯体出现收缩,顶膜平均孔径减小,但随着保温时间的继续延长,小颗粒最先消失,使得顶膜中堆积出的一些小孔径消失,大孔径增加。

2.3 助熔剂的加入对顶膜孔径影响的研究

实验中加入助熔剂对陶瓷膜的孔径也会有一定的影响,实验基础配方采用图1(b)粗颗粒经过振动磨(球∶料=5∶1)球磨60 min所得的颗粒,平均粒径为6.94μm,并讨论了加入4 wt%碳酸钙对顶膜孔径分布的影响,制备工艺和以上相同,图6是料浆中加入4 wt%助熔剂与未加助熔剂得出的顶膜孔径分布图,图7是加入助熔剂顶膜的表面形貌图。

从图6中可以看出,加助熔剂的顶膜平均孔径等于2079.8 nm,而未加入助熔剂的顶膜平均孔径等于1841.2nm;从以上数据可以看出加入助溶剂顶膜的平均孔径有所增加,图7显示加入助熔剂和未加助熔剂顶膜的表面形貌,从图中可以看出加入助熔剂配方中出现少量的液相把小颗粒包裹住,配方中由于小颗粒堆积出的小孔径消失掉,顶膜中更多的大颗粒存在并且存在大颗粒堆积出来的大孔径。

3 结论

(1)随着配方中粗细颗粒比2∶8、3∶7、4∶6变化,由于配方中粗颗粒增多顶膜平均孔径增大从2.3μm增加到3.2μm;

(2)配方随着烧成温度从1200℃增加到1260℃,因为烧结理论中颗粒重排,顶膜平均孔径增加从1.7μm增加到2.0μm,随着保温时间从30~60 min,顶膜孔径从1.8μm减小到1.7μm,当保温时间从60 min延长到120 min时,顶膜的孔径从1.7μm增大到1.9μm;

(3)随着助熔剂加入顶膜平均孔径从1.8μm增大到2.0μm。

摘要：以堇青石为主要原料,通过注浆成型的方法制备堇青石陶瓷微滤膜层。探讨了颗粒级配、烧成制度、助熔剂的加入对膜层平均孔径的影响。研究结果表明,随着配方中粗细颗粒比2∶8、3∶7、4∶6变化,由于配方中粗颗粒增多顶膜平均孔径从2.3μm增加到3.2μm,配方随着烧成温度从1200℃增加到1260℃,因为烧结理论中颗粒重排,顶膜平均孔径从1.7μm增加到2.0μm,随着保温时间从30~60min,顶膜孔径从1.8μm减小到1.7μm,当保温时间从60min延长到120min时,顶膜的孔径从1.7μm增大到1.9μm,随着助熔剂加入顶膜平均孔径从1.8μm增大到2.0μm。

关键词：堇青石,颗粒级配,顶膜平均孔径

参考文献

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[2]ELMALEH S,NAGEUR W.Transport of water through an inorganic composite membrane[J].J Memb Sci,1992,66:227-234.

[3]SIMMSK M,LIU T H.Recent advances in the application of membrane technology-to the treatment of produced water in Canada[J].Water Treat,1995,10:135-144.

[4]ATLIA H,BENNASAR M.St.dy of the fouling of inorganic membrane by acidified milks using SEM and electrophoresise membrane with pore diameter 0.2p m[J].J Dairy Res,1991,58:39-50.

[5]GALAN M,LLORENS J,MANS C,et al.Ceramic membranes from sol-gel technology[J].J Non Cryst Solids,1992,147 148:518-522.

[6]苏德胜,储明珠.国内膜法富氧技术应用研究新进展[J].膜科学与技术,1999,19(1):12-14.

8.陶瓷膜 篇八

荷电膜指表面或 本体中存 在着固定 电荷基团 的膜[1]。 分离过程中,荷电膜既可通过物理筛分作用来分离组分,又可利用其表面电荷的静电吸附来分离粒径较小且带相反电荷的物质,其独特的分离性能使之与电中性膜相比具有明显的技术优势。依据材料组成的不同,荷电膜可分为有机荷电膜和无机荷电膜两种,有机荷电膜的制备方法主要有相转化法、浸涂法和接枝聚合法等,这些方法大多在成膜材料中加入荷电剂成膜或通过在膜表面引入荷电基团对膜表面进行改性成膜[1]。有机荷电膜稳定性、耐酸碱腐蚀和耐高温性能差,易污染、不易清洗与再生[2],这些都限制了其应用领域。 无机荷电陶瓷膜因其既有普通陶瓷膜机械强度高等一系列优点,又具有荷电性可实现特定分离等特点,因而受到越来越多研究者的关注(尤其在高温、强腐蚀性等苛刻环境体系中)[3]。

陶瓷膜表面荷电性对其过滤性能及膜抗污染性能有着显著影响,国内外研究者们已开始关注对陶瓷膜表面荷电性的研究。Zhang等[4]从膜表面荷电机理出发,考察了H+浓度对复合陶瓷膜表面荷电性质的影响,其建立的复合膜等电点预测公式可用来指导复合陶瓷膜表面电性设计。Szymczyk等[5]采用流动电势法测定不同pH值、离子种类等条件下复合陶瓷膜的Zeta电位。然而有关荷电陶瓷膜制备方法的研究及应用文献报道较少,目前荷电陶瓷膜大多经过一定物理或化学改性制得,基本原理即采用不同方式将荷电剂引入普通陶瓷膜表面及本体,使其在一定pH值范围内带正电荷或负电荷,从而使陶瓷膜具有荷电性能。膜表面荷电性通常以Zeta电位或等电点IEP来表示(Zeta电位等于零时所对应溶液的pH值即为膜的等电点[6]),当溶液pH值大于膜等电点时,膜表面带负电荷,小于膜等电点时则带正电荷[7]。 本文重点对荷电陶瓷膜的制备方法及其优缺点进行了分析探讨,并对其应用进行了具体阐述。

1荷电陶瓷膜的制备方法

在普通陶瓷膜表面引入无机荷电剂或有机高分子聚合物等的表面改性方法,可实现陶瓷膜表面及本体带电荷的目的。目前制备荷电陶瓷膜的方法主要有浸渍-烧结法、溶胶凝胶法、接枝法、均相沉淀 法等,各种制备 方法均有 其优缺点,这也为荷电陶瓷膜的制备与应用提供了更为广阔的发展空间。

1.1浸渍-烧结法

浸渍-烧结法是将处理后的陶瓷基材直接浸渍在商品化胶态荷电剂中,浸渍涂膜后的陶瓷湿膜经干燥、煅烧等步骤而得到具有荷电性的陶瓷膜。近年来,Wegman等[8]采用该方法将硅藻土陶瓷基材直接浸渍在水合胶体氧化锆中进行改性,通过干燥、焙烧成功制备出表面负载正电荷纳米ZrO2膜层的陶瓷膜,该膜对水中带负电荷的 病毒具有 很强吸附 性,对模拟病 毒大肠杆 菌噬菌体MS2的去除率 高达99.9999%[9]。由于ZrO2膜层易脱 落,Wegmann等[10]又采用浸渍-烧结法,改用胶体氢氧化钇直接涂覆在硅藻土陶瓷基材上对其进行改性,在静电吸附作用下,制备出的硅藻土-纳米Y2O3荷正电复合陶瓷膜在pH值为5~9范围内对大肠杆菌噬菌体MS2的去除率达99.99%,但改性膜 比表面积 小、吸附容量较低,限制了其进一步发展。

浸渍-烧结法制备荷电陶瓷膜方法简单、操作方便、工艺流程少,且所得荷电膜层纯度高,易分析检测,但商品化胶态荷电剂稳定性差,不易保存,价格昂贵,这些都限制了其应用研究。

1.2溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法[11]是以相应无机盐或金属醇盐为前驱体, 液相时将原料均匀混合,一定条件下水解或缩合反应后形成溶胶,溶胶经陈化、聚合形成凝胶,凝胶再经干燥、高温煅烧及固化,最后在陶瓷基材上得到相应无机材料薄膜。吴也凡等[12]采用溶胶-凝胶法对 α-Al2O3陶瓷膜进行四方 相ZrO2纳米涂层修饰,改性后陶瓷复合膜表面带负电荷,且ZrO2晶粒越小其Zeta电位的绝对值越大,在陶瓷膜表面羟基亲水性及荷电性等作用下,过膜后较大水分子团簇变为较小团簇, 使水通量得以提高。施群[13]采用溶胶-凝胶法,以醋酸锌为前驱体、乙二醇甲醚为溶剂制备ZnO2改性溶胶,对Al2O3微滤膜进行孔道内壁修饰改性,改性后陶瓷微滤膜等电点由原来的2.3提高到5.5。陈猛[14]在无水乙醇中加入锆烷氧基化合物对α-Al2O3陶瓷膜进行表面改性,制备出的ZrO2纳米涂层分散性 能优异且 稳定,改性后陶 瓷复合膜Zeta电位在pH=2~11范围内均呈现负电性。这种方法常用于功能性复合陶瓷膜的制备,用其修饰改性制备荷电陶瓷膜仍具有很多优势,也是研究较多的方法。

溶胶-凝胶法所制备的材料较均匀、纯度高,组成成分及孔隙度等都可控,且材料性能比较稳定,但也存在原料成本高、工艺过程繁琐、存在残留杂质碳等问题,有待进一步探索研究。

1.3接枝法

接枝法指利用材料表面反应基团与被接枝的单体或大分子链通过一定途径发生化学反应而实现的表面接枝技术, 若在单层陶瓷膜表面接枝含有活性基团的有机高分子,即可得到以无机陶瓷膜为支撑体的有机/无机荷电陶瓷复合膜。 Sachdeva等[15]通过接枝法在陶瓷膜表面引入聚苯乙烯,制得了荷正电陶瓷超滤膜。Bouguen等[16]采用共价接枝法将Ti成功转接到ZrO2膜上,使得所制备膜的等电点降低到5.0左右。Picard等[17]用含氟硅烷对片状氧化锆陶瓷膜进行表面接枝改性,改性后陶瓷膜表现出明显的疏水性。目前,这种方法主要用于通过在膜表面形成亲水性基团或在膜表面接枝亲水性分子来提高膜亲水性,以上研究者借鉴其制备荷电陶瓷膜是制备技术的一种创新。

接枝法制备荷电陶瓷膜的主要优点是膜表面接枝单体或聚合物可在很大范围内改变,可控性好,易实现复合膜选择性分离作用,缺点是单体性质、聚合物链长及结构都会影响接枝后复合膜性能,工艺过程较复杂。

1.4均相沉淀法

均相沉淀法指溶液中阴阳离子经化学反应缓慢均匀地生成沉淀,沉积在无机陶瓷膜孔内表面,经干燥、高温煅烧, 金属氧化物附着于膜孔内表面形成 膜,达到陶瓷 膜改性目 的[13]。汪永清等[18,19]以硫酸钛和尿素为主要原料,采用均相沉淀法对氧化铝陶瓷微滤复合膜进行纳米TiO2涂覆改性, 改性后的膜在pH值为2~12范围内均呈现负电性,且改性后水通量 明显提高。 周健儿等[20,21,22]通过均相 沉淀法对Al2O3陶瓷微滤膜表面进行纳米ZnO2涂覆改性,制备出表面具有负电性的陶瓷微滤复合膜,他认为改性后陶瓷复合膜能提高纯水通量是由于改性后膜层表面形成了一定电场,该电场使水分子团簇变小,降低水粘度,导致改性膜水通量提高。这种方法由于所需沉淀物质在溶液中均匀缓慢生成,所以沉淀颗粒较细,颗粒大小和形貌均可控。

均相沉淀法制备荷电陶瓷膜操作方便、可控性及工艺重复性较好,是目前工业化前景较好的一种方法,但其会发生混晶共沉淀现象从而引入其他杂质离子,不容忽视。

1.5其他制备方法

除上述方法外,国内外研究者还尝试使用固态粒子法、 原位生成法等来制备荷电陶瓷膜,这些方法也为荷电陶瓷膜的制备提供了新思路。

固态粒子法又称悬浮粒子烧结法[23],是将荷电剂纳米粉体分散成均一稳定涂膜液,在陶瓷基材上浸浆涂覆成膜,再经干燥、高温煅烧等过程制得荷电陶瓷膜。Zhang等[24]采用固态粒子烧结法制得TiO2掺杂Al2O3复合陶瓷膜,膜等电点由8.3降到6.1,膜表面负电性增强。这种方法工艺简单, 常用来制备大面积普通陶瓷膜,借鉴其制备荷电陶瓷膜时, 纳米级荷电剂分散在介质中不易达到理想分散效果,因此得到的膜孔径分布较宽,且膜表面不平整。

原位生成法是通过一定化学反应在陶瓷基体内原位生成荷电剂前驱体等化合物,再经干燥、焙烧等程序制得荷电陶瓷膜。胡学兵[25]以SnCl4、InCl3和氨水为原料,采用原位生成法成功实现了对α-Al2O3微滤膜进行In掺杂SnO2的荷电涂覆改性。这种方法无需预先合成纳米粉体,不存在分散和团聚问题,是一种很有应用前景的制备方法,但其技术的关键是要合理选择前驱体,合理设计制备工艺。

此外,Matsumoto等[26]在pH>6时用壳聚糖充满陶瓷支撑体,然后将磺化聚砜涂在膜表面,经pH<6时油浴稠化, 最后制得表面具有负电层的复合陶瓷膜。Szymczyk等[5]和Mullet等[27]向组成为Al2O3和TiO2的陶瓷膜中加入SiO2进行改性,改性后膜等电点降低到4.5。唐海齐[28]采用自组装系统对管式氧化铝陶瓷膜表面喷涂聚电解质组装多层复合膜,制备出可用于脱除染料的有机/无机陶瓷复合膜。这些都是对制备荷电陶瓷膜新的尝试,虽未得到广泛研究,但却为未来新技术、新方法的探索提供了有益借鉴。

综上所述,荷电陶瓷膜制备方法各有优缺点(见表1),目前国内外在这方面的研究工作开展还不多,因此还未形成一种有效地制备荷电陶瓷的工艺体系,这也为荷电陶瓷膜制备技术的研究提供了更为广阔的发展空间。

2荷电陶瓷膜的应用

荷电无机陶瓷膜的应用主要表现在其分离性能和抗污染性能两方面。膜表面性质尤其是表面电性能的研究,对于深入理解膜分离性能和控制膜污染具有重要价值。

2.1分离性能

分离过程中,荷电陶瓷膜除筛分截留作用外还具有静电吸附作用,可吸附分离比膜孔径小且带相反电荷的颗粒、小分子物质等,具有普通陶瓷膜所不具备的特性分离作用,尤其在液体分离应用方面。朱孟府等[29]利用自制荷正电微孔陶瓷膜滤除水中带负电荷细菌、病毒等,结果显示水中大肠杆菌噬菌体f2的去除率达100%、细菌内毒素去 除率大于99%,可将荷电微孔陶瓷膜用于应急饮用水净化。Sachdeva等[15]研究了荷正电陶瓷超滤膜在不同pH值下对铬离子的截留率,均在90% 以上。Matsumoto等[30]利用改性荷电陶瓷超滤膜实 现了鲣体 内电性能 不同氨基 酸的分离。Van Reis等[31]认为提高蛋白分离过程的选择性可通过调整膜表面电荷实现。由此可见,荷电陶瓷膜可以应用在具有荷电性物质的液体分离体系中,如细菌、病毒、蛋白及无机酸等。

膜表面荷电性对膜分离过程有不可忽视的影响。荷电陶瓷膜结构和材料性质、过滤物性质及溶液环境等都会影响膜表面荷电性,从而影响其分离特性。Zhang等[4]利用自行设计的流动电位装置测试不同膜材料时发现,膜表面荷电性与膜材料密切相关。Moritz等[32]研究了陶瓷膜对葡聚糖等体系的过滤现象,发现膜材料不同膜表面荷电性也不同,导致分离过程中渗透通量差异明显。Smidova等[33]通过研究pH值等对膜分离过程的影响,发现微粒Zeta电位对过滤过程渗透通量影响较大。高斌等[34]认为表面活性剂的加入可使陶瓷膜表面负电性及亲水性提高。Narong等[35]研究了陶瓷膜对酵母悬浮液的过滤,发现pH值对膜表面荷电性影响较大。由上述研究结果可知,影响荷电陶瓷膜分离过程的因素很多,而膜表面荷电性是影响过滤性能的主要因素之一, 但目前有关表面荷电性对膜过滤过程的影响还未有统一规律和完整的理论分析,对该现象的研 究还处于 不断完善 阶段。

2.2抗污染性能

陶瓷膜污染控制技术是无机膜应用领域中的研究热点之一,目前降低膜污染的研究主要集中在膜操作参数及结构优化等方面[36],而有关膜表面荷电性对膜污染有重要作用的研究较少,调控或改变陶瓷膜表面荷电性不仅可以实现荷电陶瓷膜的特性分离,而且可以减少分离过程中膜表面污染, 延长膜使用寿命,降低成本。膜和原料液中颗粒若带相同电荷,可以减少荷电陶瓷膜表面污染层的形成。Zhang等[25]设计的Al2O3-10%TiO2复合膜表面具有很强的负电性,含油废水中油分子表面带负电,利用静电斥力可抑制膜污染。荷电陶瓷膜抗污染性能主要通过静电排斥理论实现,当被过滤物质与膜表面带有相同电荷时,静电斥力会阻止过滤物在膜表面的吸附或沉积,降低膜层污染。总之,荷电陶瓷膜表面荷电性的调节与控制对减轻膜分离过程中的污染具有较大影响。

3结语

荷电陶瓷膜在分离及抗污染性能方面具有普通陶瓷膜所不具备的优势,对荷电陶瓷膜制备技术及其表面荷电性的深入研究将推动其向更宽广的领域发展应用。未来荷电陶瓷膜研究还应在如何突破荷电陶瓷膜制备技术的发展瓶颈和功能方面寻求进展:

(1)努力探索新型荷电陶瓷制膜技术,如借鉴接枝技术制备有机-无机复合荷电膜,或联合溶胶-凝胶法等各种制膜方式制膜以达到对不同应用体系所需的膜的分离要求。

(2)荷电剂是制备高性能荷电陶瓷膜的关键,目前常用的荷电剂多为商品化纳米金属氧化物,如Y2O3、ZrO2、Al2O3等,其存在表面电性能低、比表面积小等不足,因此未来应加强对高性能荷电剂的制备研究,如开展Y2O3-In、ZrO2-Ti等复合荷电剂的研究,进一步提高荷电陶瓷膜电性能。