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愿无悲喜2015
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LynnShi0727

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探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展论文

膜技术被认为是21 世纪最优前景的水处理技术之一,膜材料技术、膜分离技术在近十几年得到很大发展,在水处理领域得到了广泛应用。水处理陶瓷膜的过滤、分离性能与膜孔径大小及其分布、孔隙率、表面形貌等有密切关系。陶瓷膜的活性分离层是颗粒以任意堆积方式形成的,孔隙率通常为30 ~ 35%,且曲折因子调控较为困难,陶瓷膜的水处理效能受到局限。研究陶瓷膜制备、修饰、工艺优化新技术以提高其过滤、分离、抗污染效能是水处理陶瓷膜领域的研究重点。

1. 水处理陶瓷膜制备技术

致孔剂制备技术

致孔剂是提高水处理陶瓷孔隙率简单又经济的方法,致孔剂可分为无机物和有机物两类。无机致孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵等高温易分解的盐类或无机碳如石墨、煤粉等;有机致孔剂主要包括天然纤维、高分子聚合物,如锯末、淀粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。Yang 等 以Al2O3 为膜基体,以膨润土为烧结助剂,以玉米淀粉作为造孔剂通过挤出、交联、干燥、烧结等过程制备陶瓷膜。研究发现随着淀粉含量的增加,Al2O3 支撑体的最大孔径和平均孔径均有所增大,陶瓷膜的孔隙率可有24% 提高至38%。

模板剂制备技术

模板剂可有效控制所合成材料的形貌、结构和大小,并制备出孔结构有序、孔径均一、孔隙率大的微孔、介孔和大孔材料。模板剂法具有丰富的选材和灵活的调节手段,采用模板剂法制备水处理陶瓷膜极具前景。Xia 等 以有机聚苯乙烯微球为模板剂,采用UV 聚合的方法制备出孔径为100nm 的三维有序聚氨酯大孔材料。Sadakane 等 以PMMA 为模板剂制备出具有三维有序大孔的金属氧化物材料,其孔隙率范围为66 ~ 81%。表面活性剂在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶、囊泡等自组装体,也常被用作自组装技术中的有机物模板剂。利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂可制备出有序的介孔分子筛MCM41,具有多种对称性能的孔道,孔径在2 ~ 50nm 的.范围内。Choi 等以Tween80 为模板剂制备了具有梯度孔径结构的TiO2-Al2O3 陶瓷膜,陶瓷膜的渗透性能大大提高。

纤维层积制备技术

陶瓷纤维材料在成膜过程中可以迅速在支撑体表面沉积搭桥,明显减少了膜层的内渗,并且容易得到较高的孔隙率和比表面积,对膜材料渗透性能的提高具有显著作用。Ke 等 以TiO2 纤维为原料,通过旋涂法制备出平均孔径在50nm 的陶瓷纤维膜,对球形粒子截留率超过95%,膜通量在900Lm-2h-1 以上。

溶胶- 凝胶制备技术

溶胶- 凝胶技术主要是通过调整材料尺寸控制陶瓷膜分离层的分离精度。溶胶- 凝胶法可形成纳米级别的溶胶,得到的陶瓷膜层孔径小、孔径分布窄,适用于高渗透选择性的超滤膜和纳滤膜的制备。Tsuru 等 利用聚合溶胶路线制备出平均孔径 ~ 的TiO2 纳滤膜,对PEG 的截留分子量为500 ~ 000Da,对Mg2+ 的截留率为88%。

2. 水处理陶瓷膜修饰技术

化学气相沉积修饰技术

采用化学气相沉积法(CVD)在陶瓷膜表面沉积硅氧化物或金属氧化物来改善陶瓷膜孔结构以及过滤性能,是一项非常有效的手段。Lin 等 采用CVD 技术对平均孔径为4nm 的Al2O3 陶瓷膜进行修饰,制备出孔径范围为 ~ 的SiO2 陶瓷膜。CVD 的方法一般需要在高温、真空的环境中进行,并且要求前驱物具有一定的挥发性。

原子层沉积修饰技术

原子层沉积技术(ALD)可将物质以单原子膜形式层层沉积在陶瓷膜表面,从而构建陶瓷膜表面微纳结构。Li 等 在平均孔径50nm 的陶瓷膜表面上通过原子层沉积氧化铝层,通过控制原子层沉积次数来调控膜的平均孔径,改性后陶瓷膜对BSA的截留率由 升至。

表面接枝修饰技术

表面接枝技术常被用来调控膜材料的表面性质,接枝过程将改变膜的孔结构,达到减小孔径的目的。陶瓷膜表面一般会吸附水形成大量羟基,通过接枝有机硅烷的方法在介孔膜表面可以修饰一层有机分子层。通过调控接枝分子的链长与官能团等特性可以实现调控孔径大小的目的,且能获得特殊的表面性质。Singh 等 发现接枝硅烷偶联剂可以使多孔陶瓷膜孔径进一步变小。Cohen 等 将亲水性PVP 接枝在陶瓷超滤膜表面上,改性后的膜孔径减小,截留性能提高,抗污染性能得以改善,可用于油水分离。

3. 水处理陶瓷膜制备与修饰工艺优化

陶瓷膜材料、添加剂选取

水处理陶瓷膜的制备主要集中于原材料及烧结工艺,通过添加烧结助剂以降低烧结温度、采用低成本易烧结原料以降低原料成本,以及利用先进的烧结工艺以达到低成本控制是陶瓷膜的研究重点。陶瓷膜制备过程中常在基膜材料中加入一些液相型或者固相型烧结助剂。高岭土、钾长石等天然硅酸盐黏土矿物在较低温度下便能熔融形成液相,在颗粒间毛细管力的作用下润湿并包裹膜材料基体颗粒,并将颗粒黏结起来,辅以多孔陶瓷膜良好的机械强度。氧化钛、氧化锆等金属氧化物能与陶瓷膜基体形成多元氧化物固熔物而使烧结温度下降,有利于陶瓷膜制备。

陶瓷膜烧制过程优化

多孔陶瓷膜必须经过多次烧结,存在烧结工艺周期长、能耗高的问题。除采用烧结助剂或采用易烧结材料以降低烧结温度外,减少烧结时间或缩短制备周期也能达到降低烧结工艺成本的目的。在减少烧结时间方面,微波烧结技术是一种非接触技术,热通过电磁波的形式传递,可直达材料内部,最大限度地减少了烧结的不均匀性,可在缩短烧结时间的同时,降低烧结温度。微波技术大多用于制备几近致密的陶瓷复合物,同时由于其可改善材料组织、提高材料性能,亦可用于多孔陶瓷复合物的制备。在缩短烧结周期方面,一些研究者借鉴低温共烧陶瓷技术在多层结构陶瓷元器件封装领域的成功应用,提出采用共烧结技术来减少烧结次数,从而降低烧结成本。

4. 结论

水处理陶瓷膜制备技术以提高陶瓷膜整体性能为目的,通过调控陶瓷膜微结构可实现陶瓷膜制备技术的突破。目前,致孔剂制备技术、模板剂制备技术、纤维层积制备技术、溶胶- 凝胶技术、固态粒子烧结技术等陶瓷膜制备技术已日益得到关注。水处理陶瓷膜制备技术研究将引领和推动陶瓷膜技术及产业的发展,缓解水厂升级改造、提升水质品质的瓶颈压力。

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小熊爱兔兔

1、木薯淀粉是最具工业价值的淀粉之一,它的用途十分广泛,可以用在食品配方中、也可以用作烹饪的调味品,还可以做美食享用。在泰国木薯淀粉多用来制作冷冻食品、罐头食品、干混食品、糖果、焙烤食品等,它的粘性较强,有时还会将它们制成胶水。2、木薯淀粉遇到高温透明,而口感Q弹,只需要加些椰汁、糖,就可以享受很好的美味了,它和生粉有异曲同工之妙,所以有些人也喜欢用它来制作凉粉,吃起来美味可口,特别是冰镇过后,味道极佳,吃起来清凉又解暑。探究的一般过程是从发现问题、提出问题开始的,发现问题后,根据自己已有的知识和生活经验对问题的答案作出假设.设计探究的方案,包括选择材料、设计方法步骤等.按照探究方案进行探究,得到结果,再分析所得的结果与假设是否相符,从而得出结论.并不是所有的问题都一次探究得到正确的结论.有时,由于探究的方法不够完善,也可能得出错误的结论.因此,在得出结论后,还需要对整个探究过程进行反思.探究实验的一般方法步骤:提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流.科学探究常用的方法有观察法、实验法、调查法和资料分析法等.观察是科学探究的一种基本方法.科学观察可以直接用肉眼,也可以借助放大镜、显微镜等仪器,或利用照相机、录像机、摄像机等工具,有时还需要测量.科学的观察要有明确的目的;观察时要全面、细致、实事求是,并及时记录下来;要有计划、要耐心;要积极思考,及时记录;要交流看法、进行讨论.实验方案的设计要紧紧围绕提出的问题和假设来进行.在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同外,其它条件都相同的实验,叫做对照实验.一般步骤:发现并提出问题;收集与问题相关的信息;作出假设;设计实验方案;实施实验并记录;分析实验现象;得出结论.调查是科学探究的常用方法之一.调查时首先要明确调查目的和调查对象,制订合理的调查方案.调查过程中有时因为调查的范围很大,就要选取一部分调查对象作为样本.调查过程中要如实记录.对调查的结果要进行整理和分析,有时要用数学方法进行统计.收集和分析资料也是科学探究的常用方法之一.收集资料的途径有多种.去图书管查阅书刊报纸,拜访有关人士,上网收索.其中资料的形式包括文字、图片、数据以及音像资料等.对获得的资料要进行整理和分析,从中寻找答案。

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娜娜娜娜An

木薯淀粉又称菱粉、泰国生粉(世界三大木薯生产国:尼日利亚、巴西和泰国)。是从木薯中提取的一类淀粉。其支链淀粉与直链淀粉的比率高达80:20,因此具有很高的粘度,并且它在加水遇热后会呈透明状,口感非常有弹性。木薯淀粉的支链淀粉含量最高,而且它本身没有味道,糊化后较透明,放凉后能持续保持柔软有嚼劲,不干硬,所以木薯淀粉适合做粘性较强,易熟,强调口感的食物,比如芋圆。比较常见的用法就是调配菜肴,使汤汁变得浓稠

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haozai4130

木薯淀粉,是木薯经过淀粉提取后脱水干燥而成的粉末。木薯淀粉有原淀粉和各种变性淀粉两大类,广泛应用于食品工业及非食品工业。变性淀粉可根据用户提出的具体要求定制,以适用于特殊用途。颜色:木薯淀粉呈白色。没有气味:木薯淀粉无异味,适用于需精调气味的产品,例如食品和化妆品等。口味平淡:木薯淀粉无味道、无余味(例如玉米[1]),因此较之普通淀粉更适合于需精调味道的产品,例如布丁、蛋糕和馅心西饼馅等。浆糊清澈:木薯淀粉蒸煮后 形成的浆糊清澈透明,适合于用色素调色。这一特性对木薯淀粉用于高档纸张的施胶也很重要。粘性:由于木薯原淀粉中支链淀粉与直链淀粉[2]的比率高达80:20,因此具有很高的尖峰粘度。这一特点适合于很多用途。同时,木薯淀粉也可通过改性消除粘性产生疏松结构,这在许多食品加工中相当重要。冷冻-解冻稳定性高:木薯原淀粉浆糊表现出相对低的逆转性,因而在冷冻解冻循环中可防止水份丢失。这一特性还可通过改性进一步增强。用途食品木薯原淀粉广泛应用于食品配方中,例如焙烤制品,也应用于制作挤压成形的小食品和木薯粒珠。变性淀粉或淀粉衍生物已用作增稠剂、粘结剂、膨化剂和稳定剂,也是最佳的增量剂、甜味剂、调味剂载体和脂肪替代品。使用泰国木薯淀粉的食品包括罐头食品、冷冻食品、干混食品、焙烤食品、小食品、佐料、汤料、香肠、奶制品、肉及鱼制品和婴儿食品。饮料变性淀粉在含固体成份的饮料中用作胶体稳定剂。在饮料中,木薯淀粉甜味剂优于蔗糖,因为前者改善了加工过程并强化了产品特性,与其它甜味剂结合,能充分满足消费者需求。木薯淀粉水解形成的高水解度糖浆是啤酒酿造中易发酵糖的理想来源。糖果木薯原淀粉和各种变性淀粉在糖果生产中有很多用途,如胶凝、增稠、稳定体系、增强发泡、控制结晶、粘结、成膜、增添光泽等。低粘度木薯淀粉广泛应用于胶质化糖果,例如果冻和口香糖。最常用的是酸解淀粉,因为它具有优良的逆转性及胶凝能力,遇糖时这些特性更加显著。干淀粉用作糖果制作中的脱模剂。淀粉基聚糖实现了无糖口香糖的生产。化工木薯淀粉基糖浆可通过酸解或酶解过程实现低成本生产,从而作为原料用于生产各种化学品,例如谷氨酸钠、氨基酸、有机酸、乙醇、酮、维生素和抗生素等。胶粘剂和胶水木薯淀粉糊精是优良的胶粘剂,用途广泛,包括瓦楞纸板、纸袋、胶合板、胶纸、胶粘带、标签、邮票和信封等。造纸变性淀粉应用于造纸工业可改善纸张质量、提高生产率和纸浆利用率。阳离子淀粉用于絮凝纸浆、提高湿部脱水效率,其结果是可以采用更高的纸机速度并得到更高的纸浆利用率。保留在成品纸张上的淀粉作为内部施胶剂可增加纸张强度。低粘度淀粉,例如氧化淀粉,可用作表面施胶剂以提高纸张强度并改善印刷和书写时的吸墨性。变性淀粉也在颜料涂布中用作粘合剂以生产光滑、洁白的高档纸张。纺织在纺织工业中为了提高纺织效率,木薯淀粉常被用作上浆剂以硬化和保护纱线;用作整理剂以生产手感滑爽的布料;用作增色剂以获得清晰、耐磨的印花布料。对纺织应用而言,使用轻度蒸煮的淀粉效果更理想。药品及化妆品木薯原淀粉和变性淀粉可用作药片生产的粘结剂、增量剂和崩解剂。特殊改性的淀粉可同作润肤剂载体,通常这类润肤剂是矿物油基物质。其它变性淀粉可用作乳化剂、封囊剂(维生素)、定型剂(发用摩丝) 和增稠剂(洗发香波)等。可生物降解材料木薯原淀粉和变性淀粉可与石油基或人工合成的高分子材料混和以改善材料的可生物降解性,从而使这类环保材料的生产成本降至最低。

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