科技資訊０高校講壇年第３ｌ期
劉楊平王鶴立
（中國地質大學（北京＞水資源與環境學院中國
北京１０００８３）
陶瓷膜是無機膜的一種，從上世紀９０年代開始工業化生產以來，的中空纖維陶瓷膜用於杜氏鹽藻培養液的濃縮採收過程較為合適。常
現已廣泛應用到環境工程、製藥工程、生物工程、食品飲料工業、紡織溫下．較優操作壓力是膜元件進／出口為穩定通量
ｍｚｈ以上。濃縮１０倍時，通量可達到６０ｌ／ｍ ｈ左右。經４０ｈ的印染工業、化學工業、石油化工、治金工業等領域。
陶瓷膜是由氧化鋯、達８０ｌ／氧化鋁、氧化鈦及氧化矽等材料製成，具有不對稱分布的多孔結構，膜穩定執行，膜通量衰減２０％左右。採用混合溶液孔徑涵蓋微濾、超濾以及納濾範圍。陶瓷膜的流體分離過程是採用的與０．５％ｈｎｏ 溶液在５０℃～５５℃條件下對實驗用膜進行先後清洗，經
是「錯流過濾」形式。同有機膜和其他無機膜相比，陶瓷膜具有以下優清洗後，膜通量基本恢復到初始水平。汪自祥研究了中空纖維陶瓷點：
膜孔徑範圍廣：高化學穩定性，耐酸、耐鹼、耐氧化、耐有機溶劑；使納濾膜的特性和過濾機理，以及將奈米過濾整合技術應用到水處理和
用壽命長，是有機膜的幾倍甚至幾十倍；高熱穩定性，操作溫度可由一中藥提取液分離提純工藝的可行性。通過實驗測得，實驗用３０ｎｍ左
膜阻甚至８００℃以上；抗微生物汙染能力強，不與微生物發生右的中空纖維陶瓷納濾膜的純水透過係數為５５．
生化反應；易清洗．可反沖洗，可使用藥劑或蒸汽滅菌；機械強度大，耐力為６．５０５￣１０ 一。在操作壓力為０．７ｍｐａ，濃度為溫度為磨性好，耐壓強度大；分離效率高等。缺點是造價昂貴，製造過程複雜。
２５ｏｃ，ｐｈ為６．８的操作條件下，孔徑為３０ｎｍ左右的中空纖維陶瓷納
目前的陶瓷膜形式主要是管式、多通道式、平板式和中空纖維式。濾膜對ｍｇｃ１的截留率為６３％，在相同條件下截留分子量為２５０左右
相對而言，中空纖維陶瓷膜的管外徑小（１～５ｒａｍ）、管壁薄的有機ｄｋ膜對ｍ ｌ的截留率為４ｌ％。
因此具有裝填密度大、有效膜面積大、有效膜厚度小、分離效率高的優３．中空纖維陶瓷膜的商業化生產勢。一般管式和多通道形式的裝填密度低於３００ｍ２／ｍ ，而中空纖維可目前，國內企業對於中空纖維陶瓷膜及膜元件的大量生產和銷售高達因此，與普通的陶瓷膜相比，中空纖維陶瓷膜既具幾乎處於空白，只有屈指可數的幾家公司同外資企業合作（如上海凱備了無機膜所具有的高熱、化學穩定性、高透過率、壽命長和機械強度能）或自主（如南京九思）研發生產中空纖維陶瓷膜。現在，國內越來越大等優點又具備中空纖維有機膜裝填密度大、分離效率高的優勢。
目多的研究單位和科技人才對中空纖維陶瓷膜製備及工業化的研究開前國外的許多不同工業領域，開始大量採用中空纖維陶瓷膜系列產發，中空纖維陶瓷膜及膜元件的生產逐漸走出實驗室，多種關於中空
品。纖維陶瓷膜的發明專利問世，如徐南平等發明的《一種中空纖維陶瓷
近年來，國內關於中空纖維陶瓷膜製備和應用的研究報道很少，膜元件及其元件》（２００７），譚小耀等發明的《一種復合結構陶瓷中空纖主要還處在實驗室階段。維膜的製備方法用於空氣分離製氧的陶瓷中空纖維透氧膜
１．中空纖維陶瓷膜的製備管束元件》（２００７）、《一種表面負載催化劑的陶瓷中空纖維透氧膜及其
中空纖維陶瓷膜的製備技術主要有乾濕法紡絲 】、熔融鹽法紡絲製備方法）（２ｏｏ８）等。吸反應結合成型技術等。國外有關中空纖維陶瓷膜製備的報道多中空纖維陶瓷膜是種新型的膜處理手段，今後對其主要的研究方見於二十世紀９０年代初，而目前國內有關這方面的研究鮮見報道。
迄向是降低製備成本、生產工業化，使其能夠廣泛應用到人類的生產活今為止，國內研究比較多的是空氣分離製氧的中空纖維陶瓷膜，同現動中。
有的低溫空氣分離製氧技術相比，使用這種用高溫氧離子電子混合傳導緻密陶瓷氧分離膜有望降低純氧生產成本３０％以上 】。這種陶瓷膜
【參考文獻】
著．李琳，譯．膜技術基本原理．第二版［ｍ］．清華大學出版社，製氧過程是．當膜兩邊存在氧分壓差時。高氧分壓端的氧氣分子在膜［１］ｍａ
表面轉化為氧離子，傳輸至膜的低氧分壓端，然後重新轉化為氧分子
叨由於氮氣、二氧化碳等氣體不能透過，因而該類氧分離膜對氧氣具有［２］ｔａｎ ｘ．
田的選擇性＿６］。李偉等採用相轉化法製備了
雙相復合中空纖維陶瓷膜，所製得的纖維膜的壁厚為０．２５ｍｍ．外徑為ｌ＿７０ｍｍ。在９５０￣ｃ時，採用３０ｍｌ／ｍｉｎ氦氣吹掃．測得氧滲透速率為
氧滲透速率隨溫度而公升高。在８５０～９５０℃範圍內的
［６］李偉，劉建軍，左豔波，等中空纖維膜製備
表觀活化能ｅａ為隨著吹掃氣流量的增大，膜管內的和氧分離效能研究『ｊ１．中國科學技術大學學報氧分壓下降，氧滲透速率提高。譚小耀等通過相轉化法製備了［７］譚小耀，孟波，楊乃濤．陶瓷中空纖維透氧膜的製備與效能【ｊ］．無機材料學報，
氧離子一電子混合傳導陶瓷中空纖維膜．實驗證明，隨著溫度的公升高，透氧速率增加，在９００℃時，最大透氧量達到
９］俞麗芸，李健生，黃酉臘，等．中空纖維擔載ａｌ２０一ｓｉｏ 複合膜的研製ｌｊｉ．膜科而一般管式膜的透氧量在相同條件下僅為０．２１ｅｍ３／［
學與技術俞麗芸等採用溶膠一凝膠法在 —ａ１２０３中空纖維載體上
楊乃濤，盂波，等．ｙ２ｏｄｚｒｏ 中空纖維陶瓷膜的製備與表徵閉．高等學製備了ａ１０３一ｓｉｏ 複合膜，比表面積為總孔容為孟秀霞，
ｇ，最可幾孔徑小於３ｎｍ，孔徑分布窄，制得的複合膜具有一定的氣體
［１１］李健生，郝艷霞，王連軍，等．反應結合製備增強氧化鋁中空纖維膜ｌｊ１．無機
選擇性。孟秀霞「 等結合相轉化技術和乾濕法紡絲工藝製備了以ｙｓｚ
（以摩爾分數為８％的ｙ ０，穩定的ｚｒｏ ）為原料的中空纖維陶瓷膜．證
［１２］郎萬中，張永鋒，索全伶，等．中空纖維陶瓷膜用於杜氏鹽藻採收的實驗研究
實由相轉化法製備的中空纖維陶瓷膜孔徑分布在６０～５ｏｏｎｍ之間．孔［ｊ］．鹽業與化工隙率為２３．０４％，經１４００℃燒結後，其抗彎強度平均為２４９ｍｐａ，最高可［１３］汪自祥．纖維狀無機陶瓷納濾膜過濾特性研究［ｄ］．碩士**．天津大學，２００７．達３２２ｍｐａ。李建生等採用反應結合（ｒｂａｏ）技術和幹一濕法紡絲工
材料學報
校化學學報
藝相結合的方法製備了 —ａ１２０３中空纖維陶瓷膜，使中空纖維陶瓷膜的機械效能得到顯著提高，彎曲強度達到４１ｍｐａ．抗壓強度達到
９０ｍｐａ。
作者簡介：劉揚平（１９７８一），女，碩士研究生，研究方向為汙水的微生物治
理通訊作者：王鶴立（１９７ｏ一），男，副教授，博士，研究方向為水處理技術。
２．中空纖維陶瓷膜的應用
上世紀９ｏ年代後期，國外開始有使用中空纖維陶瓷膜產品的相關
［責任編輯：翟成梁］
報道，國內近一兩年來也漸有報道。郎萬中等使用中空纖維陶瓷膜元件用於杜氏鹽藻培養液的濃縮採收過程，得出結論．孔徑為２０ｎｍ１０９
國內中小企業績效管理
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