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摘 要

孔径为几十纳米的TiO₂超滤膜由于较好的分离性能、较大的通量，在纳米物质的分离领域具有很大的应用前景。因此本论文以实现20nm超滤膜制备为目的。通过溶胶凝胶法制备管式多通道TiO₂超滤膜，对其进行了通量和截留分子量的表征。

溶胶凝胶法制备管式多通道TiO₂超滤膜。以钛酸四丁酯为前驱体，制备了平均粒径在40nm的TiO₂溶胶。经过观察，普通环境下，溶胶能在一个月内保持稳定无明显沉淀，纯水通量和截留分子量实验证明，孔径为50nm的管式TiO₂超滤膜经涂膜，纯水通量由撑体的2247.8 L/m2/h/bar下降到866.7 L/m2/h/bar，截留分子量为380000 Da，对应的孔径为24.3 nm。通过扫描电镜分析，管式膜表面虽然有点小裂缝，但基本完整，表面较光滑，断面电镜表明膜层与支撑体之间有明显的界面。

纳米粉体水溶液截留实验。配置三种粒径的氧化铝纳米粉体水溶液，料液浓度均为5g/L，粘度均在1.23cp。并查看了纳米粒子在水溶液中粒径分布情况。用制备出的TiO₂陶瓷超滤膜分别对氧化铝纳米粉体水溶液进行了过滤实验。结果表明100nm的通量最小，300nm的通量最大，30nm的居中。渗透液水质澄清透明。采用称重法计算截留率发现，截留率均接近100%。

关键词： 溶胶凝胶法 二氧化钛 超滤膜 纳米粉体水溶液 截留

ABSTRACT

Due to its good separation capability and anti-biofouling performance, TiO₂ ultrafiltration membrane with a small pore size of 2-10 nm has a great application potential for the separation of biological products with small molecular weight.Thus, The aim presented in this thesis is to develop preparation of small aperture ultrafiltration membrane,Prepared by sol-gel tube multi-channel TiO₂ ultrafiltration,It was characterized flux and MWCO.

Preparation of sol-gel tube multi-channel TiO₂ ultrafiltration.Tetrabutyl titanate as precursor for preparing an average particle size of TiO₂ 40nm sol.Through observation,Under ordinary circumstances, the sol can be maintained stable in a month without significant precipitation, water flux and rejection molecular experiments show that a pore size of tubular ultrafiltration membrane by TiO₂ coating of 50nm, water flux from the supporting body 2247.8 L / m² / h / bar down to 866.7 L / m² / h / bar, MWCO 380000 Da, corresponding pore size of 24.3 nm. By scanning electron microscopy, tubular membrane surface although a little crack, but the basic integrity, smooth surface, section electron microscopy showed a significant interface between the film and the support.

Aqueous nano-powder trapping experiments. Aqueous alumina nano powder configure three particle size, feed concentration are 5g / L, viscosities in 1.23cp. And view the nanoparticle particle size distribution in the aqueous solution. Preparation of the TiO₂ ceramic ultrafiltration membrane are nanometer alumina powders were water filtration experiments. The results showed that the minimum throughput of 100nm, 300nm flux maximum, 30nm centered. Permeate water quality is clear and transparent. Calculated using the weighing method interception rate found interception rate close to 100%.

KEYWORDS: Sol-gel ; Titania ; Ultrafiltration membrane ; Nano-solution powder ; Interception

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 i

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 溶胶凝胶法 3

1.2.1 溶胶的制备 4

1.2.2 膜层的制备 6

1.3 TiO₂超滤膜的制备方法 10

第二章 实验部分 12

2.1实验仪器与实验试剂 12

2.1.1实验仪器 12

2.1.2实验试剂 12

2.2实验内容 13

2.2.1 TiO₂溶胶的制备和表征 13

2.2.2 TiO₂多通道膜的制备和表征 13

2.2.3 纳米粉体水溶液的截留实验 15

第三章 实验结果与讨论 16

3.1 溶胶表征 16

3.1.1粒径分布和粘度 16

3.2 膜表征 17

3.2.1 纯水通量 17

3.2.2 截留分子量 18

3.2.3 扫描电镜 18

3.3 浓缩实验 19

第四章 结论与展望 22

4.1结论 22

4.2展望 22

参考文献 23

致谢 26

第一章 文献综述

1.1 引言

膜分离技术是一项以压力为驱动力的新型高效分离技术，具有节约能源、环境友好、高效、过程易控制等特征，被视为可以替代传统分离方法（精馏、吸收、萃取、结晶等）的绿色技术，在当前世界面临日益严峻的能源短缺、水资源匮乏和环境污染的背景下，膜技术得到了各国的高度重视。

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