陶瓷纤维的应用前景
发布时间：
2024-08-22 15:17
陶瓷膜与有机聚合物膜相比，具有许多特别的优势，如耐热、耐溶剂腐蚀、机械强度高、孔径分布均匀窄、微观结构可控、使用寿命长等，因此可满足特别苛刻的使用要求，在石油化工、化学工业、冶金工业、食品工业、绿色节能工程、新能源等领域有着广泛应用前景，正日益受到重视。但实用的陶瓷膜一般为非对称构造，膜制备工艺过程繁杂，制造时间长，成本高。此外，商品化陶瓷膜一般采用多路管式构型，膜管壁厚，膜的填装密度低，造成单位体积过滤面积小和分离效率低。
近年来，新式空心纤维构型陶瓷膜受到高度关注，空心纤维陶瓷膜除具有传统的陶瓷膜自身优势之外，还具备填装密度大、单位体积膜分离面积大、膜壁薄、渗入通量高和节约原料、便于实现分离设备微型化等优点。新式空心纤维构型陶瓷膜的应用有望大大提高陶瓷膜分离性能。空心纤维陶瓷膜因为其特别的性能和结构特征，在用于污水(气)处理的无机分离膜、固态氧化物陶瓷膜燃料电池、微通道反应器、催化剂载体等应用领域正受到越来越多的关注。
新式空心纤维陶瓷膜因为具有填装密度大、单位体积膜分离面积大、膜壁薄、渗入通量高和节约原料等特别的优势而受到高度关注，在用于多孔和致密陶瓷分离膜、固体氧化物燃料电池、微通道反应器、催化剂载体等方面都有着隐性的应用前景。在归纳空心纤维陶瓷膜特点的基础上，综述了空心纤维陶瓷膜的制备方法研究进展，着重分析比较了不同制备方法的优缺点。将相转化法应用于空心纤维陶瓷膜的制备，可实现通过一步成形制造具有自支撑非对称构造的复合陶瓷膜，有利于提升膜的渗入通量、简化膜制备工艺和显着减少制造成本。
新式空心纤维陶瓷膜除具有陶瓷膜自身优势之外，和传统多路或平板构型的膜相比，还具有以下突显优势：填装密度高，单位体积膜过滤面积特别大，便于实现分离设备微型化。空心纤维陶瓷膜分离效率将比传统构型陶瓷膜有显着提升。空心纤维膜管壁薄，因此可减小膜渗入阻力和缩短渗入路径，提升液体渗入通量。此外，膜壁薄厚远小于传统的管式和平板陶瓷膜，可大大节约微粉原料。空心纤维膜可根据实践应用需要采用内压式或外压式两种不同过滤方式。
模板法是以有机聚合物空心纤维或活性碳纤维为模板，先把经过预处理的模板渗入事先制备的稳定氧化物先驱体溶胶中，通过浸渍涂敷法，在纤维模板表层产生一层凝胶层，随后经干燥和高温烧制得到空心纤维陶瓷膜。选用有机模板法制备空心纤维陶瓷膜时，根据模板微观结构的差异，可产生对称或非对称构造空心纤维陶瓷膜。可以预见，非对称构造的产生将有助于减少膜的渗入阻力和提升膜透水性。
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陶瓷纤维的制法有三种：即抽丝法、吹丝法和纺丝法。陶瓷纤维纸里的陶瓷纤维常用的是吹丝法。吹丝法是将熔融状的混合原料，在罕见气体的压力下以细流状态喷向高速运转的圆盘之周边表层。在圆盘高速转动的拉力下，把它纺成细丝盘绕在圆盘上，而得到几微米的陶瓷纤维。
