陶瓷纖維的應用前景
發布時間：
2024-08-22 15:17
陶瓷膜與有機聚合物膜相比，具有許多特別的優勢，如耐熱、耐溶劑腐蝕、機械強度高、孔徑分布均勻窄、微觀結構可控、使用壽命長等，因此可滿足特別苛刻的使用要求，在石油化工、化學工業、冶金工業、食品工業、綠色節能工程、新能源等領域有著廣泛應用前景，正日益受到重視。但實用的陶瓷膜一般為非對稱構造，膜制備工藝過程繁雜，制造時間長，成本高。此外，商品化陶瓷膜一般采用多路管式構型，膜管壁厚，膜的填裝密度低，造成單位體積過濾面積小和分離效率低。
近年來，新式空心纖維構型陶瓷膜受到高度關注，空心纖維陶瓷膜除具有傳統的陶瓷膜自身優勢之外，還具備填裝密度大、單位體積膜分離面積大、膜壁薄、滲入通量高和節約原料、便于實現分離設備微型化等優點。新式空心纖維構型陶瓷膜的應用有望大大提高陶瓷膜分離性能。空心纖維陶瓷膜因為其特別的性能和結構特征，在用于污水(氣)處理的無機分離膜、固態氧化物陶瓷膜燃料電池、微通道反應器、催化劑載體等應用領域正受到越來越多的關注。
新式空心纖維陶瓷膜因為具有填裝密度大、單位體積膜分離面積大、膜壁薄、滲入通量高和節約原料等特別的優勢而受到高度關注，在用于多孔和致密陶瓷分離膜、固體氧化物燃料電池、微通道反應器、催化劑載體等方面都有著隱性的應用前景。在歸納空心纖維陶瓷膜特點的基礎上，綜述了空心纖維陶瓷膜的制備方法研究進展，著重分析比較了不同制備方法的優缺點。將相轉化法應用于空心纖維陶瓷膜的制備，可實現通過一步成形制造具有自支撐非對稱構造的復合陶瓷膜，有利于提升膜的滲入通量、簡化膜制備工藝和顯著減少制造成本。
新式空心纖維陶瓷膜除具有陶瓷膜自身優勢之外，和傳統多路或平板構型的膜相比，還具有以下突顯優勢：填裝密度高，單位體積膜過濾面積特別大，便于實現分離設備微型化。空心纖維陶瓷膜分離效率將比傳統構型陶瓷膜有顯著提升。空心纖維膜管壁薄，因此可減小膜滲入阻力和縮短滲入路徑，提升液體滲入通量。此外，膜壁薄厚遠小于傳統的管式和平板陶瓷膜，可大大節約微粉原料。空心纖維膜可根據實踐應用需要采用內壓式或外壓式兩種不同過濾方式。
模板法是以有機聚合物空心纖維或活性碳纖維為模板，先把經過預處理的模板滲入事先制備的穩定氧化物先驅體溶膠中，通過浸漬涂敷法，在纖維模板表層產生一層凝膠層，隨后經干燥和高溫燒制得到空心纖維陶瓷膜。選用有機模板法制備空心纖維陶瓷膜時，根據模板微觀結構的差異，可產生對稱或非對稱構造空心纖維陶瓷膜。可以預見，非對稱構造的產生將有助于減少膜的滲入阻力和提升膜透水性。
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