分離膜的製備及研究發展

陽極（jí）氧化法微孔氧化（huà）鋁分離膜的研製，先前多采用陽極氧化法，近十多年來這種工藝得到了不斷完善，其製備方法是以高純度金屬箔為陽極，在（zài）酸（suān）性電解（jiě）質溶液中進行陽（yáng）極氧化。陽極氧化法製備的膜包含兩個區域，一個是大麵積的微孔層，另一個是（shì）屏障層。屏障層具有（yǒu）一定的毗連，實際起著支（zhī）撐作用，陽（yáng）極氧化法製備的膜呈很規則的直孔，孔徑均勻，形成六角形（xíng）微孔網絡。
溶膠凝膠法以金屬（shǔ）醇鹽及其化合物為原料，在一定介質和催化劑（jì）存在的條件下（xià），進行水解（jiě）-縮聚反（fǎn）應，使溶液由（yóu）溶膠變成凝膠，再經幹燥、熱處理而得到合成材料的方法稱為溶膠-凝膠法。目前，該法已成為氧化鋁分離膜的主要製備（bèi）方（fāng）法，它不（bú）僅操作方便（biàn）、設（shè）備簡單，更重要的是孔徑分布狹窄，孔徑大小可通過（guò）調節溶膠（jiāo）和熱處理過程來控製，分離效率高。適用超濾和氣體分離，另外，溶膠-凝膠法的成膜工藝的多樣性如浸（jìn）塗（tú）、噴霧等，有利於適應（yīng）不同膜厚度的需要。
水解過程溶膠的製備（bèi）為（wéi）通過醇鹽的水解可以生成兩種不同的溶膠（jiāo），一種是醇鹽（yán）*水解，形成沉澱後經膠化得到（dào）的膠體溶液。另一種是（shì）醇鹽在一定控製條件下不生成沉澱而形成大分（fèn）子溶液。這兩種溶膠的（de）性質不同，其水解過程（chéng）相（xiàng）當複雜。隨酸度增加，氧化鋁分離膜的孔徑和空隙率變大。由此可見（jiàn）膠溶劑種類和用量對膜的結構特性有明顯影響。
成（chéng）膜方式目前大多采用粒子溶膠製凝膠膜橡塑管。當多孔載體於溶膠（jiāo）接觸時，由於毛細管力的作用，溶膠中的液相進入載體的孔隙中，而溶膠（jiāo）中的固相粒子被留在載體表麵（miàn）逐漸富集形成凝膠膜。根據一些理論模型，凝膠膜的厚度與浸漬時間的平方（fāng）根成正比，膜的沉積速度隨溶膠濃度的增加而增加，隨載體孔徑的增加而減少（shǎo）。幹燥條件溶膠與凝膠幹燥過程溫度和濕度、蒸汽壓力差也是影響膜微觀（guān）結構變化的主要條件。一般認為膠體在幹燥過程中好似毛細管收縮力起作用，而外部蒸（zhēng）氣壓是一個驅動力，所（suǒ）以要控（kòng）製一定的溫度與濕度，使微觀變化緩慢進行。煆燒（shāo）過程煆燒過程也是膜產生微觀變化的（de）時刻。因為溶膠是（shì）很小的晶粒，當（dāng）經幹燥轉為（wéi）凝聚有所凝（níng）聚，而升溫煆燒微觀結構變化更突出，緩（huǎn）慢升溫可以使範圍微觀結構變化zui小。
作為新型的分（fèn）離膜材料，氧化鋁膜在很（hěn）短的時間內得到迅速發展，其優於有機膜（mó）的性能已被眾多的研究者和使用者所認識。它的開發（fā）生產正穩步向前，特別是（shì）膜的製備（bèi）方麵已經積累了（le）許多成果（guǒ）。盡管氧化鋁膜的地位已經確立，還有許多研究工作有待進一（yī）步開展（zhǎn），比如其用於氣體分離的研究還局限於膜的製備、分離性能的表征（zhēng）及傳遞（dì）機（jī）理等，有關膜設計的優化和改（gǎi）性，使膜不但具（jù）有（yǒu）微孔（kǒng）性而且（qiě）具有吸附性或催化性（xìng）方麵的研究報道不很多。同時，今後有待深入研究和探討的問題的確很多，如製膜（mó）技術的進一步完善；實驗數據的可比性（xìng），氣體傳遞機理的動（dòng）力學研究；高溫（wēn）下氣體分離過程的研究等等。氧化鋁（lǚ）膜的脆性和成本也是其發展的不利因素（sù）。