介孔SiO<,2>膜的制备及其性能研究
针对多孔SiO<,2>膜制备经验性强,影响因素众多和缺乏规律性的现状,以正硅酸乙酯为硅源,氨水为催化剂,研究了sol-gel法介孔SiO<,2>膜的制备工艺,得出了制备SiO<,2>溶胶的优化工艺条件,发现在众多的影响溶胶质量的因素例如催化剂浓度、水/正硅酸乙酯比、反应温度、搅拌剧烈程度、渗析后溶胶的pH值等因素中,催化剂氨的浓度是影响SiO<,2>溶胶质量的关键因素.得出了sol-gel法制备介孔SiO<,2>膜的优化工艺条件,发现在众多的影响SiO<,2>膜制备的因素例如溶胶pH值、溶胶浓度、成膜助剂、支撑体性质、陈化条件、涂膜方式和环境以及干燥和烧结工艺等因素中,溶胶pH值、溶胶浓度和成膜助剂是影响膜制备的关键因素.实验发现,在适宜的条件例如合适的pH值下,溶胶-凝胶-干燥过程具有自适应性,能够自动调节凝胶和干燥速度,从而使凝胶干燥过程中存在的收缩在很大程度上得到减少甚至避免.通过液-液排除法对优化条件下制得的SiO<,2>膜的孔径及孔径分布进行了表征.结果表明,实验所制得的SiO<,2>膜的最大孔径为14.4nm,孔径分布在8.8.m~14.4nm.通过在一定压力下测定水通量的结果表明,焙烧温度对膜的孔径没有显著的影响.该工作通过对pH值的控制实现了溶胶-凝胶-干燥过程的自适应性,采用适当的成膜助剂和程序升温实现了膜孔径及分布的优化控制.研究了介孔结构的SiO<,2>多孔膜对罗丹明B的截留行为.采用自制的SiO<,2>介孔膜处理罗丹明B的水溶液,在改变进料浓度,操作压力,溶液pH值的各种条件下,SiO<,2>多孔膜对罗丹明B水溶液的脱色率均在95％以上,但是COD的去除率则有明显的变化.浓度增加,COD去除率也相应增加;操作压力增大,COD去除率相应增加;pH值增加,COD去除率均小于20％.对Al<,2>O<,3>-SiO<,2>混合陶瓷膜的制备进行了初步的研究.当混合的摩尔比例为1时,混合溶胶的凝胶时间最短,大约需要15h.混合比例增加,凝胶时间延长.在跨膜压差为0.5MPa,pH约为6.7时,Al<,2>O<,3>-SiO<,2>混合陶瓷膜对Ca<'+>的截留率为64.3％.
膜分离技术;溶胶-凝胶法;介孔材料;SiO<,2>膜
北京化工大学
硕士
应用化学
熊蓉春
2004
中文
TQ648.22;TB43
67
2004-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）