多孔膜處理

不單是生活用水，各種各樣的產(chǎn)業(yè)中需要的水已經(jīng)不能僅僅依靠大自然的水循環(huán)了，確保水資源已經(jīng)成為了世界性的問(wèn)題。解決這個(gè)課題的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是用氟做成的膜。從自來(lái)水龍頭中放出來(lái)的水就能飲用，也是因?yàn)楦鲀羲畯S有用膜過(guò)濾的工程?，F(xiàn)存全世界每天有3 000萬(wàn)立方米以上的水使用膜進(jìn)行處理，在這方面發(fā)揮著很大作用的就是用聚偏氟乙烯(PVdF)制作的中空纖維多孔膜。這個(gè)中空纖維成為像吸管一樣的中央是空洞的筒狀，在筒壁上開(kāi)著很細(xì)的孔。從這個(gè)空洞的外側(cè)加壓的水在通過(guò)PVdF壁面的時(shí)候靠篩子的效果去除垃圾，在內(nèi)側(cè)的窄洞部分回收干凈的水。膜有幾個(gè)種類(lèi)，PVdF使用在了超濾膜(孔徑：數(shù)十納米至數(shù)微米)和精密過(guò)濾膜(孔徑：數(shù)十納米至數(shù)微米)上，在凈水廠可以去除從病毒到大腸桿菌那樣大小的東兩。

中空纖維膜的壁面上的細(xì)小的孔因?yàn)槿菀装l(fā)生孔堵塞，要通過(guò)一邊定期地向相反方向用水沖來(lái)去除堵塞的東西，一邊使用。如果孔的堵塞嚴(yán)重，要用藥品清洗來(lái)恢復(fù)過(guò)濾能力。因此，膜材料必須不單是耐藥品性出色，還要有強(qiáng)度和耐久性，而PVdF滿足了這個(gè)條件。中空纖維膜是將原材料樹(shù)脂溶解在溶劑中，用被稱(chēng)為T(mén)IPS和NIPS的方法誘起相分離，使之形成細(xì)孔結(jié)構(gòu)做成的。和其他的氟樹(shù)脂不同，PVdF容易溶解在溶劑里，就可以用這樣的療法制成。另外，作為膜的形狀，不但是中空纖維，還有平板狀的多孔膜，也被廣泛地使用著，家庭用凈水器很多都使用著中空纖維。

二氧化鈦(TiO₂)是一種穩(wěn)定、無(wú)毒且耐化學(xué)腐蝕的高活性光催化劑，應(yīng)用過(guò)程中一般將其制備成某一載體上的膜層結(jié)構(gòu)。光催化劑在載體上的負(fù)載方法主要有氣相法、溶膠一凝膠法(Sol—Gel)、粉體燒結(jié)法、偶聯(lián)粘結(jié)法、離子交換法、液相沉積法、水解沉積法、摻雜法、直接浸涂熱分解法和交聯(lián)法等，其中溶膠一凝膠法可多次重復(fù)膜層制備過(guò)程以增加二氧化鈦膜的厚度，所得負(fù)載二氧化鈦膜層具有較高的光催化活性和較好的牢固性，且分布均勻。該法工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、工藝可調(diào)控，且適于復(fù)雜形狀載體上的負(fù)載，是制備二氧化鈦膜最常用的方法。由于催化過(guò)程是一個(gè)界面過(guò)程，因此，增大二氧化鈦膜層的比表面積無(wú)疑能夠提高其光催化效率。本書(shū)作者在溶膠一凝膠法所得常規(guī)負(fù)載二氧化鈦膜層的基礎(chǔ)上，通過(guò)離子轟擊的方式獲得了一種具有微納孔隙結(jié)構(gòu)的多孔膜層，由此增加了膜層的比表面積。甲基橙溶液為廢水模型的光催化實(shí)驗(yàn)顯示，多孔膜的光催化性能明顯好于原來(lái)的無(wú)孔膜結(jié)構(gòu) 。2100433B

用拉伸、相轉(zhuǎn)化等方法制取的微濾、超濾膜體上具有穿透膜體的孔隙，從而形成多孔膜。多孔膜過(guò)程的機(jī)理可用篩分理論解釋?zhuān)叫∮谀た椎念w?？赏高^(guò)膜孔，粒徑等于膜孔的顆?？啥氯た祝酱笥谀た椎念w粒被膜體截留。此外，帶電顆粒在膜表面及膜孔中的吸附截留，小于孔徑的顆粒在孔口處的架橋截留，也具有一定的截留作用。

衡量多孔膜的性質(zhì)有孔隙率、截留孔徑與孔徑方差三大指標(biāo)?？紫堵手改っ嬷懈骺酌娣e之和與整個(gè)膜面積的比值，孔隙率的高低決定著透速率的高低。為保證高的透速率則要求盡可能高的孔隙率，但為保持一定的機(jī)械強(qiáng)度，膜的孔隙率也受到一定限制。因材料及工藝的制約，膜的孔徑不可能完全一致，必然成某種數(shù)學(xué)分布，膜孔分布的均方差大小反映著孔徑分布的集中與否，決定著透過(guò)粒徑與截留粒徑的分辨率。

圖1所示多孔膜孔徑的概率分布曲線表明，由于孔徑的不一致，透過(guò)粒徑缺乏一個(gè)嚴(yán)格分界。膜孔徑的均值也是多孔膜的重要指標(biāo)，表征透過(guò)粒徑的平均值，但過(guò)濾工藝更關(guān)心的是透過(guò)粒徑的最大值或截留粒徑的最小粒徑。通常將截留率達(dá)到95%的物質(zhì)粒徑稱(chēng)為膜的截留粒徑，將透過(guò)率達(dá)到5%的物質(zhì)粒徑稱(chēng)為膜的透過(guò)粒徑。多孔膜用于提純工藝時(shí)應(yīng)參考透過(guò)物標(biāo)稱(chēng)最大粒徑，用于濃縮工藝時(shí)應(yīng)參考截留物的標(biāo)稱(chēng)最小粒徑 。