NaA沸石生长调控大孔载体制备微滤和超滤复合膜及应用

摘要

无机陶瓷膜因其具有化学和热稳定性好、机械强度大、使用寿命长等优点，在微滤、超滤和纳滤等领域中有广阔的应用前景。由于传统制备方法如悬浮粒子烧结法和溶胶-凝胶法的制备过程复杂、工序繁琐和条件苛刻导致能耗和成本很高，而且要获得小孔径的膜十分困难，难以实现可控性规模制备。因此，开辟和尝试新的简单制备方法以实现可调控制备微滤、超滤膜乃至纳滤膜及其应用，具有重要科学意义和实际价值。 本论文提出：采用简单而且条件温和的原位水热合成法，以大孔α-Al2O3陶瓷管为载体，通过控制NaA沸石晶体在其表面的生长，调控制备具有不同孔径的NaA/α-Al2O3微滤膜和超滤膜，并分别应用于不同体系的废水处理。利用SEM、XRD、气体渗透性和孔径分布等分析手段，表征了所制备膜的性能及成膜机制。 1.考察了合成化学内在因素和晶化条件外在因素对NaA/α-Al2O3微滤膜和超滤膜的形成影响。结果发现：沸石生长溶液的水/硅比选择、晶化时间和晶化次数的控制是制备不同孔径微滤或超滤NaA/α-Al2O3复合膜的关键因素，获得了调控制备NaA/α-Al2O3微滤膜和超滤膜的方法与条件，通过控制以上因素控制NaA分子筛晶体在大孔α-Al2O3陶瓷管载体表面上的分散状态及晶体间互生交织的程度，从而达到对大孔α-Al2O3陶瓷管载体的修饰程度的调控，可根据需要制备出平均孔径约0.2～1.2μm范围的NaA/α-Al2O3微滤膜和平均孔径约50～100nm范围的NaA/α-Al2O3超滤膜。这条新颖、廉价、可行的制备路线有效地克服了传统制备陶瓷复合膜能耗和成本高的弊端。 2.将制备的NaA/α-Al2O3微滤、超滤膜分别应用于乳化油废水和蛋白废水的处理，并且考察了压力、流速、进料溶液pH值等因素对膜微滤、超滤性能的影响。平均孔径0.4μm和1.2μmNaA/α-Al2O3微滤膜对乳化油的截留率达到99％左右，平均孔径50nmNaA/α-Al2O3超滤膜对牛血清蛋白的截留率达到98％以上，表现出优越的脱除性能。 3.考察研究了使用不同孔结构性质的管式陶瓷膜对水中微量铁(0.5mg/L)的脱除。孔径为5nm、50nm的陶瓷膜和本论文所制备的NaA/α-Al2O3超滤膜均具有良好的脱铁性能，对铁截留率达到了95％以上。 4.分别对应用于脱油、脱蛋白的NaA/α-Al2O3微滤膜和脱铁的陶瓷膜污染问题进行了探讨。针对各种污染特点，研究适当的清洗工艺进行膜重生操作，发现均能有效地使各种膜的分离性能恢复97％以上，充分体现了清洗工艺的有效性和新方法制备出的NaA/α-Al2O3膜及陶瓷膜的高稳定性和可重复性。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 文献综述

1.1无机膜概述

1.2无机膜的分类

1.3无机膜的制备方法

1.4无机膜应用

1.5 NaA分子筛膜原位生长的相关研究

1.6本论文的目的及设想

2 NaA/α-Al2O3微滤膜的制备及脱油性能

2.1 引言

2.2实验部分

2.3 结果与讨论

2.4本章小结

3 NaA/a-Al2O3超滤膜的制备及其性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4 无机膜应用于脱数量铁

4.1 引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢