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第1章　Al2O3系复合膜分离技术导论1

1.1 引言1

1.2　微滤过程及滤膜传递模型4

1.2.1 微滤过程及应用5

1.2.2 微滤过程的孔模型7

1.3　Al2O3系多孔复合陶瓷膜7

1.3.1 Al2O3系复合陶瓷膜7

1.3.2 陶瓷膜的结构8

1.3.3 Al2O3系陶瓷膜孔径的研究9

1.4 溶胶-凝胶膜制备方法13

1.4.1 溶胶-凝胶法的基本概念13

1.4.2 溶胶-凝胶法过程及原理14

1.4.3 有机醇盐水解法15

1.4.4　无机盐水解法15

1.4.5　微波加热法16

1.4.6 不同方法的比较17

1.5 溶胶的稳定性机理17

1.6 成膜机理18

1.6.1 两种成膜机理19

1.6.2 浸渍法成膜动力学分析19

1.6.3　凝胶的形成20

1.6.4 成膜的影响因素20

1.7 膜生长的分形表征22

1.7.1 分形理论22

1.7.2　膜生长的模型22

1.8 国内外研究现状及存在问题23

1.8.1 陶瓷膜的发展历史23

1.8.2　存在的问题及发展方向24

1.9 主要研究目标和内容26

第2章　膜制备装置及主要测试方法27

2.1 主要试剂27

2.2 主要仪器27

2.3　溶胶-凝胶过程分析28

2.3.1 溶胶的判定28

2.3.2 溶胶性能的表征方法28

2.3.3　凝胶差热分析29

2.3.4　凝胶的红外光谱分析29

2.3.5 凝胶的X射线衍射分析（XRD）29

2.4　膜管及复合膜性能分析30

2.4.1 膜管孔径和显气孔率的测定30

2.4.2　膜管相对硬度测试30

2.4.3　抗折强度的测试31

2.4.4　膜的渗透通量的测试31

2.4.5 膜的耐酸碱性能测试31

第3章 有机醇盐水解法制备Al2O3系复合微滤膜的研究32

3.1　AlOOH-ZrO2-SiO2复合溶胶的制备33

3.2　涂膜、干燥和焙烧34

3.3 污水过滤实验及结果34

3.3.1 过滤方式34

3.3.2　污水过滤实验结果35

3.4　膜制备过程及复合膜性能研究35

3.4.1 制备AlOOH溶胶的影响因素35

3.4.2 制备SiO2-ZrO2溶胶的影响因素43

3.4.3 制备AlOOH-SiO2-ZrO2溶胶的研究47

3.4.4 成膜分析52

3.4.5 干燥和烧成的分析59

3.4.6 复合膜的DTA分析62

3.4.7 复合膜的IR分析65

3.4.8 复合膜热处理过程中的物相转变分析68

3.4.9 复合膜的微观形貌分析71

3.5 小结72

第4章 无机盐水解法制备Al2O3系复合微滤膜的研究74

4.1 AlOOH-SiO2-ZrO2复合溶胶的制备74

4.1.1 AlOOH溶胶的制备74

4.1.2 SiO2-ZrO2溶胶的制备74

4.1.3 复合溶胶的制备75

4.2 复合膜的污水过滤试验及结果75

4.2.1 复合膜对水中含铁的过滤75

4.2.2 复合膜对水中大肠菌群的过滤76

4.2.3 复合膜对水中其他介质的过滤76

4.3 膜制备过程及复合膜性能研究77

4.3.1 AlOOH溶胶的制备过程研究77

4.3.2 无机盐和醇盐前躯体制备铝溶胶的比较82

4.3.3 重复浸渍-干燥-煅烧的制膜方式研究83

4.3.4　复合膜的表征83

4.4 小结92

第5章　Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2复合微滤膜的研究94

5.1　研究内容和流程94

5.2 膜制备过程及复合膜性能研究95

5.2.1 正硅酸乙酯（TEOS）的水解与硅溶胶的制备研究95

5.2.2 氧氯化锆水解与锆溶胶的制备研究100

5.2.3 钛酸丁酯的水解与钛溶胶的制备研究100

5.2.4 SiO2-ZrO2-TiO2复合溶胶的制备与研究104

5.2.5 Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2四组分复合溶胶的制备研究107

5.2.6 四组分膜的相结构分析110

5.3 污水处理测试及分析110

5.4 小结112

第6章　微波加热法制备复合微滤膜的研究114

6.1　微波加热原理114

6.2 微波加热与传统加热的比较115

6.3　微波制非水溶胶的稳定机理116

6.4 复合溶胶的制备及影响因素分析116

6.4.1 微波加热制备勃姆石溶胶117

6.4.2　微波加热制备四组分复合溶胶118

6.4.3 溶胶的稳定性分析118

6.4.4 干凝胶的DTA结果分析121

6.4.5 干凝胶的物相分析122

6.5 支撑体的双层复合膜的涂覆122

6.5.1 支撑体的处理123

6.5.2 无定形SiO2/Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2双层复合膜制备123

6.5.3 第一层无定形SiO2膜对支撑体的影响123

6.5.4 第二层Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2复合膜制备124

6.6 微波干燥工艺的确定128

6.6.1　凝胶膜干燥原理128

6.6.2 实验与测试129

6.6.3 结果与讨论129

6.7　膜的烧结研究131

6.7.1 膜烧结的动力学研究131

6.7.2 结果与讨论132

6.8 复合陶瓷膜性能测试134

6.8.1 陶瓷膜分离性能表征134

6.8.2 耐酸、碱性能测定134

6.8.3 污水处理测试136

6.9 小结140

第7章　Al2O3系复合微滤膜制备研究成果及展望142

7.1 有机醇盐水解法Al2O3系复合膜的制备142

7.2 无机盐水解法Al2O3系复合膜的制备143

7.3 无机盐水解法Al2O3系四组分复合膜的制备143

7.4 微波加热法Al2O3系复合膜的制备144

7.5 本研究的创新性成果144

7.6 本研究的展望和建议145

参考文献146