膜可以分为哪些种类?(2)

  3 )无机膜

  除了上面论述过的有机膜材料之外，近年来无机材料受到了越来越多的重视，它们与有机膜相比较，具有下列突出的特点。

  优点：

  (1) 高的热稳定性；

  (2) 耐化学侵蚀；

  (3) 耐老化，使用寿命长；

  (4) 可反向冲洗；

  (5) 分离极限和选择性是可控制的。

  缺点：

  (1) 易碎的特性要求有特殊的构造；

  (2) 投资费用高；

  (3) 膜本身的热稳定性常常由于密封材料的缘故而不能得到充分利用。

  虽然现在常常将无机膜称为新技术，但早在20世纪40年代中，为了提浓235U就已经开始了这种膜的开发工作。当时，新开发的"气体一扩散工艺过程"能够借助于无机膜将在UF6化合物中存在的235U同位素与238U同位素分离开来。这种分离过程是以物质通过微孔（6nm 〜40nm)的努森扩散不同为基础的。如果以很小的分离势（在这里的理论增浓因子为1.0043)为前提，就需要有超过1400个分离级的串级连接装置。

  目前一般可以将多孔无机膜分为以下几种类型：金属（特种钢）膜，玻璃膜，碳膜，不对称陶瓷膜。

  (1)金属膜。金属膜是以金属粉末为原料，涂装成管式模件，通过烧结工艺制成；在组件构成上类似于换热器中的情形，将管状膜排列成管束形式。虽然金属膜具有非常高的耐温性和耐压性，但化学稳定性（特别是在有强电解质存在的情况下）受到限制。由于这种膜是对称结构的，实际上起着深度过滤器的作用，所以在膜受到堵塞的情况下，清洗或反向冲洗都难以解决问题。然而，频繁使用这种坚固型膜的不利之处，首先是它的成本太高。

  (2) 玻璃膜。玻璃膜是由各向同性的海绵状结构联结的微孔构成。这种膜是通过使某种由Si02、B203和NaO组成的均匀玻璃熔融物热离析成两相而制得的。其中的一个相主要由SiO2构成，在无机酸中是不溶解的；而用酸可以使另一个相从多相玻璃结构中溶解出来。膜的结构会受到原料组成、燃烧时间以及温度等因素的影响。玻璃膜可以很容易地加工成中空纤维，并且在对H/C0或He/CH4体系进行气体分离的过程中具有相当高的选择性。

  (3) 碳膜。有两种工艺可以制备碳膜。第一种工艺为：首先将石墨膏挤制成管式膜；然后再使精细微粒沉积在这种对称结构上。这种通过石墨、SiO2或ZrO2淘析法而形成的分离层，导致产生了不对称的膜结构（Tech Sep工艺）。

  第二种工艺是：利用碳纤维织品构成管材；真正的分离层是通过非常精细碳微粒的沉积而产生的。所以这里也形成了一种不对称结构(Lecarbne Lorraine工艺)。

  (4)不对称陶瓷膜。不对称陶瓷膜至少由两层构成，在某些情况下甚至由三层构成。

  这类不对称结构的目的是要构成一种无缺陷的分离层，同时又减小膜的液压阻力，并保障膜的机械强度。载体层的厚度为几个毫米，在后具有孔径为lKim〜10^m的粗孔结构；置于其上的中间层的层厚为lO^un〜IOO^m。真正的分离层是很薄的，厚度约为1 jxm ，孑L径为2nm〜50nmo

  中间层应该可以使构成分离层的悬浮物不致透入载体层的孔容中，并且不会引起跨越分离层的压力梯度产生大幅度的降低。载体是由粗颗粒的陶瓷粉末构成的，用通常的方法，例如，可以用干粉的冷式等压挤出法、陶瓷膏挤出法或者胶状悬浮液浇注法加工成某种有型坯体。干燥后，将这种所谓"未成熟的"坯体在高温下进行燃烧。通过初级粒子的烧结过程，坯体会达到其最终强度。

  将载体漫入含有精细分散微粒的胶态或聚合态悬浮液中，就可使分离层涂覆在载体上。在这种情况下，悬浮液是由金属盐或金属有机化合物根据所谓溶胶凝胶法制备的。在使涂覆上的凝胶层干燥后，再将它煅烧成氧化物层。通过进一步的热处理，还可改变其孔结构。

 

 

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