[發(fā)明專利]一種高通量片式TiO2納濾膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210438611.5
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN102941020A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 漆虹;牛淑鋒;徐南平
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/06;B01D67/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高通量片式TiO₂納濾膜的制備方法。該TiO₂納濾膜在水處理、染料、食品和醫(yī)藥等工業(yè)化應(yīng)用中將具有廣泛的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

膜分離技術(shù)具有過程簡單、無化學(xué)變化和相變、無需加熱及對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水處理、染料、食品、醫(yī)藥和化工中的各種分離、精制和濃縮過程中，而納濾膜由于對小分子有機(jī)物和高價離子具有較高的截留率，因而得到極為廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)膜材料性質(zhì)的不同，納濾膜可分為有機(jī)納濾膜與無機(jī)納濾膜兩種，其中，有機(jī)膜制備方法較為簡單，且制備成本低，因而有機(jī)納濾膜（如聚砜、醋酸纖維素、聚酰胺等）已工業(yè)化并在過程工業(yè)和水處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，然而由于有機(jī)納濾膜存在承受溫度較低，耐酸堿范圍較窄和耐溶劑性較差等缺點(diǎn)，使得它在一些苛刻體系下的應(yīng)用受到了限制。陶瓷納濾膜與有機(jī)納濾膜相比具有良好的熱、化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，可用于高溫、苛刻體系以及有機(jī)溶劑體系中，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。目前研究較多的陶瓷納濾膜主要有γ-Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SiO₂、HfO₂以及它們之間的復(fù)合膜等，其中γ-Al₂O₃納濾膜的pH耐受范圍窄，SiO₂納濾膜不耐堿性介質(zhì)腐蝕等，而TiO₂納濾膜由于具有熱穩(wěn)定好（可耐100℃以上高溫）、耐酸堿腐蝕性強(qiáng)（可適用于pH?0~14范圍內(nèi)）等優(yōu)點(diǎn)，是目前最具前景的陶瓷納濾膜材料之一，在德國Inopor、法國Tami及美國Pall等公司已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化。

目前，片式TiO₂納濾膜通常是以大孔α-Al₂O₃為載體，通過顆粒溶膠路線制備出γ-Al₂O₃、TiO₂或ZrO₂顆粒溶膠在載體上過渡多層達(dá)到超濾范圍，再通過聚合溶膠路線制備出TiO₂聚合溶膠在超濾膜上涂一層進(jìn)而達(dá)到納濾階段。由于穩(wěn)定的TiO₂聚合溶膠和TiO₂納濾膜的制備過程復(fù)雜、制備條件苛刻，因而使得TiO₂納濾膜的制備難度很大。同時，由于TiO₂納濾膜經(jīng)過多層過渡制備而成，TiO₂聚合溶膠與載體孔結(jié)構(gòu)的匹配會直接影響到TiO₂納濾膜的性能。例如，和Zaspalis等人制備出片式TiO₂納濾膜，這些納濾膜的納濾性能良好，但通量較低，而通量的高低將直接關(guān)系到納濾膜的處理量從而與應(yīng)用過程中運(yùn)營成本的大小密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供了一種高通量片式TiO₂納濾膜的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高通量片式TiO₂納濾膜的制備方法，其具體步驟為：

a：TiO₂聚合溶膠的合成

將鈦前驅(qū)體和溶劑按摩爾比1：(10~80)的比例混合并攪拌的到鈦前驅(qū)體溶液，然后將無機(jī)酸和去離子水以摩爾比1：（1~20）的比例配制成酸溶液，以酸溶液和鈦前驅(qū)體溶液的摩爾比為1：（5~20）的比例將酸溶液加入鈦前驅(qū)體溶液中，置于冰浴中攪拌，最后將此溶液置于溫度為0~90℃的恒溫水浴中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)1~6h后，獲得外觀透明的TiO₂聚合溶膠；

b：涂膜過程

將TiO₂聚合溶膠與溶劑按體積比1:(5~20)的比例稀釋配制成制膜液，將制膜液在載體表面涂膜；

c：干燥燒結(jié)過程

將涂覆制膜液的載體干燥，升溫至300~600℃的范圍內(nèi)保溫1~6h后自然降溫，制得高通量片式TiO₂納濾膜。