多通道氧化铝超滤膜的制备及应用研究

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氧化铝陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好、机械强度大、分离效率高等优点,广泛应用于食品、化学工业、冶金、生化制药等领域。由于有机醇铝盐价格昂贵,制备出的超滤膜成本高,制约了其应用范围。因此,如何以价格低廉的原料来代替有机醇盐,通过控制工艺条件,得到具有孔径分布均匀、分离效率高、无缺陷氧化铝多孔陶瓷膜的研究具有重要的理论和现实意义。  本文利用资源丰富、价格便宜的工业氧化铝、陶土为基础材料,通过挤出成型、高温烧结等工序制备支撑体;以无机铝盐和氨水为原料,采用溶胶-凝胶法制备了氢氧化铝胶体;支撑体多次浸渍氢氧化铝胶体,煅烧后制成无缺陷的多通道氧化铝超滤膜;以食醋作为应用对象,进一步考察了自制氧化铝陶瓷超滤膜的应用性能。主要结论如下:  (1)以工业氧化铝、陶土为基础材料,采用固态粒子烧结法制备支撑体,考察了造孔剂添加比例对支撑体性能的影响。实验表明,随着造孔剂比例的增大,支撑体的机械强度下降,孔隙率、平均孔径和水通量增大。  (2)以无机铝盐和氨水为原料,采用溶胶-凝胶法制备无缺陷的多通道氧化铝超滤膜,考察了浸涂时间、干燥条件、烧结温度等因素对超滤膜性能的影响。其中,膜厚度随浸渍时间的增加先增大后减小;支撑体一次浸涂得到的膜表面有缺陷,孔径较大,多次浸渍后,随着膜厚度的增加,膜的孔径分布变窄。实验表明:膜的浸渍时间以4~6 s为宜,浸渍次数以2~3 s为宜。  (3)以食醋为应用对象,考察了多通道氧化铝超滤膜对食醋净化效率,确定了超滤膜澄清食醋适宜的工艺条件:温度小于30℃,跨膜压差0.14 MPa,膜面流速2.5 m/s,浓缩倍数小于9,过滤后食醋的品质得到提高。
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