陶瓷纖維的應(yīng)用前景
發(fā)布時(shí)間：
2024-08-22 15:17
陶瓷膜與有機(jī)聚合物膜相比，具有許多特別的優(yōu)勢，如耐熱、耐溶劑腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、孔徑分布均勻窄、微觀結(jié)構(gòu)可控、使用壽命長等，因此可滿足特別苛刻的使用要求，在石油化工、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、綠色節(jié)能工程、新能源等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景，正日益受到重視。但實(shí)用的陶瓷膜一般為非對稱構(gòu)造，膜制備工藝過程繁雜，制造時(shí)間長，成本高。此外，商品化陶瓷膜一般采用多路管式構(gòu)型，膜管壁厚，膜的填裝密度低，造成單位體積過濾面積小和分離效率低。
近年來，新式空心纖維構(gòu)型陶瓷膜受到高度關(guān)注，空心纖維陶瓷膜除具有傳統(tǒng)的陶瓷膜自身優(yōu)勢之外，還具備填裝密度大、單位體積膜分離面積大、膜壁薄、滲入通量高和節(jié)約原料、便于實(shí)現(xiàn)分離設(shè)備微型化等優(yōu)點(diǎn)。新式空心纖維構(gòu)型陶瓷膜的應(yīng)用有望大大提高陶瓷膜分離性能。空心纖維陶瓷膜因?yàn)槠涮貏e的性能和結(jié)構(gòu)特征，在用于污水(氣)處理的無機(jī)分離膜、固態(tài)氧化物陶瓷膜燃料電池、微通道反應(yīng)器、催化劑載體等應(yīng)用領(lǐng)域正受到越來越多的關(guān)注。
新式空心纖維陶瓷膜因?yàn)榫哂刑钛b密度大、單位體積膜分離面積大、膜壁薄、滲入通量高和節(jié)約原料等特別的優(yōu)勢而受到高度關(guān)注，在用于多孔和致密陶瓷分離膜、固體氧化物燃料電池、微通道反應(yīng)器、催化劑載體等方面都有著隱性的應(yīng)用前景。在歸納空心纖維陶瓷膜特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜述了空心纖維陶瓷膜的制備方法研究進(jìn)展，著重分析比較了不同制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)。將相轉(zhuǎn)化法應(yīng)用于空心纖維陶瓷膜的制備，可實(shí)現(xiàn)通過一步成形制造具有自支撐非對稱構(gòu)造的復(fù)合陶瓷膜，有利于提升膜的滲入通量、簡化膜制備工藝和顯著減少制造成本。
新式空心纖維陶瓷膜除具有陶瓷膜自身優(yōu)勢之外，和傳統(tǒng)多路或平板構(gòu)型的膜相比，還具有以下突顯優(yōu)勢：填裝密度高，單位體積膜過濾面積特別大，便于實(shí)現(xiàn)分離設(shè)備微型化。空心纖維陶瓷膜分離效率將比傳統(tǒng)構(gòu)型陶瓷膜有顯著提升。空心纖維膜管壁薄，因此可減小膜滲入阻力和縮短滲入路徑，提升液體滲入通量。此外，膜壁薄厚遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的管式和平板陶瓷膜，可大大節(jié)約微粉原料。空心纖維膜可根據(jù)實(shí)踐應(yīng)用需要采用內(nèi)壓式或外壓式兩種不同過濾方式。
模板法是以有機(jī)聚合物空心纖維或活性碳纖維為模板，先把經(jīng)過預(yù)處理的模板滲入事先制備的穩(wěn)定氧化物先驅(qū)體溶膠中，通過浸漬涂敷法，在纖維模板表層產(chǎn)生一層凝膠層，隨后經(jīng)干燥和高溫?zé)频玫娇招睦w維陶瓷膜。選用有機(jī)模板法制備空心纖維陶瓷膜時(shí)，根據(jù)模板微觀結(jié)構(gòu)的差異，可產(chǎn)生對稱或非對稱構(gòu)造空心纖維陶瓷膜。可以預(yù)見，非對稱構(gòu)造的產(chǎn)生將有助于減少膜的滲入阻力和提升膜透水性。
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陶瓷纖維的制法有三種：即抽絲法、吹絲法和紡絲法。陶瓷纖維紙里的陶瓷纖維常用的是吹絲法。吹絲法是將熔融狀的混合原料，在罕見氣體的壓力下以細(xì)流狀態(tài)噴向高速運(yùn)轉(zhuǎn)的圓盤之周邊表層。在圓盤高速轉(zhuǎn)動的拉力下，把它紡成細(xì)絲盤繞在圓盤上，而得到幾微米的陶瓷纖維。
