19966MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYJun.1996熔模离心法制备高纯氧化铝基质膜管3黄肖容黄仲涛(华南理工大学化学工程系,广州510641)摘要无机膜以其耐高温、耐腐蚀、性能稳定等优点,在化工、食品、医药、环保等领域的应用日益广泛1本文提出了高铝基质膜管的一种新的制备方法熔模离心法1这种方法脱模容易,可以一次获得孔径由大到小逐渐过渡的梯度管.采用这种方法我们已在实验室制得了顶层孔径为012Λm,通量为158m3·m-2·h-1,显气孔率为58%的梯度管,可以直接作为微滤膜管,也可作为支撑体管,进一步修饰后用于超滤、催化、反应,成为一种新型的催化剂材料和膜反应器1关键词无机膜高纯氧化铝膜基质膜梯度管膜熔模离心技术作为现代高科技之一的膜技术,近年来取得了令人瞩目的发展1尤其是膜分离科学,从固膜到液膜,从水处理膜到气体分离膜,从有机膜到无机膜等等,分支不断增加,品种不断更新,应用领域也正日益拓宽1例如,分离膜继广泛应用于化工、医药及食品工业中的水处理后,又迅速扩大到非水体系有机溶液的浓缩及分离,混合气体的选择性分离及富集等方面,其中有些已实现了工业化1.微滤、超滤、透析及气体分离技术在60～80年代相继得到迅速发展1这其间有机高分子膜发展最快,无机膜的研制尽管早在本世纪40年代就开始了2,但由于这种膜存在着不可塑、受冲击易破损、成形性差等弱点,长期以来发展不快1随着膜分离技术及其应用的发展,对膜的条件提出了愈来愈高的要求,无机膜的耐腐蚀、耐高温、反复清洗性能不变的特性是高分子膜材料不具备的1近年来,无机膜的研究及应用越来越受到重视,并取得重大进展,Bhave等3阐述了无机膜在食品和生物等领域的应用,认为能分离细菌、病毒的无机陶瓷膜(011～0.2Λm)可望取代传统的巴氏杀菌过程,微滤陶瓷膜可以用在牛奶的杀菌浓缩,还可用于废水处理、果汁澄清、气体分离等1Elmaleh等4对废水处理过程中无机膜的微滤和超滤性能、水透过速率以及水处理装置作了论述1目前,膜技术已不再局限于单纯分离的范畴而正向反应工程发展,这就是将反应和分离结合在一起的膜反应器1有只起分离作用的惰性膜反应器和膜同时具有催化和分离双重功能的催化膜反应器1应用最多的是加氢、脱氢体系5～10,此外还有高温气固催化体系11、催化控制氧化体系12,13.Agarwalla等14对在连串催化反应体系内利用无机膜反应器以改进中间产物的选择性作了全面论述1Eng等15就甲烷在修改稿收到日期:19952072263广东省青年科学基金,国家重点科学基金资助·32·膜科学与技术第16卷固体氧化物膜上的催化和电催化行为进行了讨论15Armor等7讨论了选择透过性无机膜的催化性能1Zaman等16全面探讨了各类无机膜反应器的不同应用及发展前景,认为多层复合多孔氧化铝膜无可置疑地会成为将来膜反应器的基本部分1但无机膜反应器的工业化应用仍然受到限制,这是由于无机膜的生产仍然存在不少技术上和经济上的问题171其中多孔支撑体基质膜管对无机膜的发展至关重要1制备性能优良的支撑体可以说是无机膜广泛运用的一个栏杆.我们探索采用一种新的制管工艺法制得了含氧化铝99%以上的梯度多孔陶瓷管11传统的陶瓷成形工艺传统的粉末成形技术一般有压制成形、浇注成形和可塑成形等数种11.1压制成形熔模离心压制成形是将粉末(掺入适当的粘结剂等添加剂预先混合成为可自由流动的浆料)灌入模型内,再施加压力使之压实1一般分为单轴向压制成形、等静压成形、热压成形、热等静压成形1多采用糊精、淀粉、PVA、甲基纤维素、树胶等作粘结剂11.2浇注成形在室温下的陶瓷浇注,是将悬浮在液体中的粉体注入多孔的模具内,模具将液体吸收,使细颗粒坯体留在模子内1这个工艺有若干种变化,最常用的是泥浆浇注成形1此外,还有可塑成形等其它成形方法1熔模离心成形新工艺由于氧化铝瓷的物理性能与氧化铝(Α2氧化铝)的含量有关,纯度越高其抗压、抗弯、耐酸碱腐蚀就越好,如表1所示18:表1不同氧化铝含量的氧化铝瓷的物理性能2氧化铝含量99%(粗粒)99%(微粒)性能85%92%95%表观比重弯曲强度(MPa)破坏韧性(GPa·m1/2)冲击强度(N)硬度(HR15N)耐碱性(mg/cm2)耐酸性(cm2)耐磨性(cm3)3.603.653.753.943.93323.60362.80392.30392.30509.902296.100.000.020.53166.70186.33205....