文 献 综 述

膜分离技术是在压力等推动力作用下，依据不同组分在具有选择透过性的分离膜的透过性的差异，达到分离、提纯和富集的目的。^[1]膜分离技术具有能够连续操作、成本低、设备集成化程度高、能耗小、分离效果好、污染小等优点^[2]。这使得膜分离技术在处理污水等方面具有较高的地位，而新型的具有优良的分离膜材料成为研究的一大热点^[3]。膜技术兼容分离、浓缩、提纯等功能，又兼备高效节能、环保易操控和分子级过滤的优点，能有效替代蒸馏、精馏、萃取、结晶等传统分离方法，已广泛地应用于医药、水处理、化工、电子、食品加工等领域，成为二十一世纪分离科学中最重要技术之一。在当下全球污染严重，能源资源日益短缺的情况下，膜分离技术作为全球公认的绿色分离技术之一，得到了各个国家的高度重视。膜技术普及覆盖也成为衡量一个国家能源利用和对环境保护水平的重要指标。

根据膜材料性质将膜分为有机和无机两大类。有机膜材料主要包括聚酰胺类、聚砜类、醋酸纤维素类、聚乙烯酸类等；无机材料常用的主要材料包括Pd、Ag、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、SiO₂、SiC 等无机物^[4]。有机膜材料受外界因素影响较大，化学性质较活泼，易受到有机料液破坏溶解，影响其使用稳定性和分离精确性^[5]。随着新世纪对膜分离技术迫切发展需求，有机材料越来越不能适应生产过程中所要求的特殊性能，无机膜材料相比有机膜材质则表现出优异性能，耐高温高压，耐腐蚀性能较好，可高温烧结，机械强度大，不易损坏破碎，清洁状态好，环保无毒，过滤后容易清洗利用，抗生物侵蚀污染，使用寿命较长，较少维修更换，降低生产成本。

无机膜根据不同标准可以分为不同类别，从膜的表面形态分为致密膜和多孔膜两大类^[6-9]，根据国际理论与应用化学联合会(IUPAC)标准^[10]区分，大于50nm为粗孔膜，2-50nm为介孔膜，0.5-2nm为微孔膜，小于0.5nm为致密膜。根据膜孔径大小和液体分离技术的应用，将膜系统又分为微滤膜、超滤膜、纳滤、反渗透技术。

陶瓷膜能耐高温，可在甚至800℃以上高温下使用，耐腐蚀性能好，膜孔综合孔径大小较小，高选择性的渗透性，常用于超滤、微滤。国内外许多学者，在陶瓷膜基体上有不少研究^[11-14]。陶瓷原料之间的结合不稳，材质本身脆性较大，作为支撑体受到高温高压环境影响易在使用过程中发生突然破裂和损坏。膜管或表面粉末容易脱落发生突然损坏缺陷，另外在高温高压条件下陶瓷膜件连接及密封问题也影响其生产应用^[15]。

氧化铝(Al₂O₃)陶瓷是目前研究最为广泛的陶瓷材料之一。与其他材料相比,它具有许多独特、优良的性能,如高熔点(2015℃)、较高的室温和高温强度,高的化学稳定性和接点介电性能,电绝缘性好,硬度高(莫氏硬度9),耐磨性好且成本低廉。因而Al₂O₃陶瓷可用于制造高速切削工具,高温热电耦套管、化工高压机械泵零件、内燃机火花塞、人工关节及航空磁流体发电材料等多种陶瓷器件。但Al₂O₃陶瓷的韧性低、脆性大,这一陶瓷材料所固有的弱点大大限制了其应用领域。纳米Al₂O₃不仅具有普通氧化铝所具有的高强、高硬、耐热、耐蚀等优良的理化性能,还具备了纳米粒子所赋予的一系列奇异特性,如表面效应、小尺寸效应及量子隧道效应等。这些特性使得它在催化、磁、光、电、敏感等方面呈现出普通氧化铝材料所不具备的特性。

Al₂O₃的晶体形态非常复杂，有十几种同质异相体，常见的有α#8212;，β#8212;，γ#8212;，δ#8212;，η#8212;，θ#8212;，κ#8212;，χ#8212;，ρ#8212;等，其中应用最多的α#8212;Al₂O₃和γ#8212;Al₂O₃。

α#8212;Al₂O₃为刚玉结构，三方晶系，R³C空间点群，晶格常数a₀=0.5128nm，轴角α=55 ordm;20′，Z=2。由于三方晶系可画成体积比三方晶胞大三倍的六方晶胞，因此，有时也用六方晶胞表示其构造。在刚玉的六方晶胞中，以三方晶系[111]的方向为[001]或[0001]方向，晶胞常数为：a₀=b₀=0.47628nm，c₀=1.2991nm，轴角α=β=90 ordm;，γ=120 ordm;，z=6，结构如图所示。因此也称三方晶胞为构造晶胞，六方晶胞为形貌晶胞。沿刚玉构

造的3次轴三方晶系的[111]或六方晶系的[001]方向看，O呈ABAB...... 的六方最紧密堆积，A1占据2/3的八面体空隙。在C轴方向每隔两个充填Al的八面体就有一个空八面体，八面体发生扭曲，阳离子位置对称由C_3v-3m降至C₃-3。A1-O八面体沿C轴方向构成三次螺旋轴。在A10₆八面体中，三个Al-O键长为1.89A，三个Al-O键的键长为1.93A。整个晶体可看成由无数A10₆八面体共面结合。Al^3十、O^2一正负离子间键力很强，晶格能较大达16.743 x 103kJ/mol。

α#8212;Al₂O₃材料具有熔点高（2050摄氏度）硬度高(莫氏硬度9)、结构致密、强度