姬春梅

(榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 榆林 718100)

前言

中空纖維膜是分離膜領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，由于中空纖維壁具有選擇透過(guò)性，因此可以使氣體、液體混合物中某些組分從內(nèi)腔向外或者從外腔向內(nèi)透過(guò)中空纖維壁，同時(shí)對(duì)與另一些組分有截留作用[1～5]。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，中空纖維膜不僅可以作為分離膜分離氣體、液體混合物，而且可以在催化反應(yīng)、生物反應(yīng)領(lǐng)域中作為催化反應(yīng)器、膜發(fā)酵器、酶膜生物反應(yīng)器、膜組織培養(yǎng)器、膜蒸發(fā)器等，使傳統(tǒng)工藝發(fā)生了重大變革[6～9]。目前中空纖維膜在膜傳感器、控制釋放、膜電極等方面已經(jīng)處于實(shí)驗(yàn)或研究階段[10]。

陶瓷膜與有機(jī)聚合物膜相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、孔徑均勻分布窄、微觀結(jié)構(gòu)可控、 使用壽命長(zhǎng)等，因而可滿足特別苛刻的使用要求，在石油化工、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、 食品工業(yè)、環(huán)境工程、新能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景[11～15]。由于在膜分離過(guò)程中，物質(zhì)不會(huì)發(fā)生相變(個(gè)別膜除外)，分離效果好，操作簡(jiǎn)單，可在常溫下避免熱破壞，這使得膜分離技術(shù)在很多行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，如食品、飲料加工技術(shù)、工業(yè)污水處理、大規(guī)?？諝夥蛛x、濕法冶金技術(shù)、氣體和液體燃料的生產(chǎn)以及石油化工制品的生產(chǎn)等。因此，其被公認(rèn)為20世紀(jì)末至21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一[16～20]。

雖然陶瓷膜及陶瓷膜分離技術(shù)在過(guò)去的二十年來(lái)得到迅速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。但與有機(jī)膜相比，其市場(chǎng)份額仍相對(duì)較小，在開(kāi)發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)遇到了諸多挑戰(zhàn)，仍存在許多制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，主要體現(xiàn)在以下幾方面：膜結(jié)構(gòu)單一、分離效率低；制造周期長(zhǎng)，工藝過(guò)程復(fù)雜，制造成本高；品種和功能單一；原材料單一，原料成本高[21]。

縱觀中空纖維膜技術(shù)的研究現(xiàn)狀，雖然我國(guó)在某些方面有所突破，以反滲透為例，此技術(shù)之前一直被國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，我國(guó)研究人員經(jīng)過(guò)潛心研究，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)的反滲透脫鹽率已達(dá)到國(guó)際尖端水平，且抗氧化、抗污染能力強(qiáng)。但離世界一流技術(shù)還有一定的差距，我國(guó)必須解決膜材料和制膜技術(shù)，使產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，提高國(guó)產(chǎn)超濾膜的技術(shù)檔次，保持較高的市場(chǎng)占有率。且由于開(kāi)發(fā)中空纖維膜的技術(shù)沒(méi)有太大困難。該技術(shù)設(shè)備投資低，符合節(jié)能減排的發(fā)展要求，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此具有良好的發(fā)展前景。所以今后要進(jìn)一步研制具有高選擇性、高透過(guò)性的材料，除高分子材料外；進(jìn)一步探索新的成膜工藝，從無(wú)機(jī)膜和金屬膜等中找出新的突破，給膜分離技術(shù)帶來(lái)一次革命，研制出更薄、孔徑更小、孔徑分布更窄的高效分離膜。中空纖維陶瓷膜是種新型的膜處理手段，今后其主要的研究方向是降低制備成本、生產(chǎn)工業(yè)化，使其能夠廣泛應(yīng)用到人類的生產(chǎn)活動(dòng)中。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

實(shí)驗(yàn)所用的主要試劑如表1所示。

表1 主要試劑

1.2 主要儀器

實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器如表2所示。

表2 主要儀器

1.3 修飾液的配制

1.3.1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的Al2O3修飾液的制備

將20 g乙醇，40 g丁酮，0.88 g的TEA(三乙醇胺)，12 g氧化鋁加入到球磨罐中球磨24 h；再向球磨罐中加入PHT和PEG各10滴以及2.46 g的PVB，繼續(xù)球磨24 h作修飾液備用。

1.3.2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Al2O3修飾液的制備

將20 g乙醇，40 g丁酮，0.88 g的TEA(三乙醇胺)，6 g氧化鋁加入到球磨罐中球磨24 h；再向球磨罐中加入PHT和PEG各10滴以及2.46 g的PVB，繼續(xù)球磨24 h作修飾液備用。

1.3.3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的鋁粉修飾液的制備

將20 g乙醇，40 g丁酮，0.88 g的TEA(三乙醇胺)，12 g鋁粉加入到球磨罐中球磨24 h；再向球磨罐中加入PHT和PEG各10滴以及2.46 g的PVB，繼續(xù)球磨24 h作修飾液備用。

1.4 中空纖維膜表面修飾

取一些配料相同的中空纖維膜管(該中空纖維膜配料是：10 g乙醇、20 g PESF、80 g NMP、140 g Al2O3，芯液為H2O)，將纖維膜管分成若干等份，用去離子水清洗中空纖維膜，清洗除去中空纖維膜表面的灰塵，將中空纖維膜放在干燥箱干燥一定的時(shí)間后待用。

1.4.1 提拉涂覆

取6份上述纖維膜管，用四氟帶把中空纖維膜的一端封死，然后接到提拉機(jī)上；取一段合適長(zhǎng)度的長(zhǎng)玻璃管，將玻璃管一端封死，將配制好的修飾液轉(zhuǎn)移到該長(zhǎng)玻璃管中，固定在鐵架臺(tái)上，用提拉機(jī)對(duì)中空纖維膜進(jìn)行涂覆。具體步驟：打開(kāi)提拉機(jī)電源，用手轉(zhuǎn)動(dòng)提拉機(jī)手輪，將中空纖維膜管浸漬于修飾液中，浸漬1 min，然后打開(kāi)提拉機(jī)控制提拉按鈕，對(duì)陶瓷膜進(jìn)行涂覆。按下列順序?qū)γ糠葜锌绽w維膜進(jìn)行涂覆：

第一份： 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Al2O3修飾液對(duì)中空纖維膜涂覆1次；

第二份：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的Al2O3修飾液對(duì)中空纖維膜涂覆2次；

第三份：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的Al2O3修飾液對(duì)中空纖維膜涂覆1次；

第四份：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的Al2O3修飾液對(duì)中空纖維膜涂覆2次；

第五份：用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的鋁粉修飾液對(duì)中空纖維膜涂覆1次；

第六份：對(duì)該中空纖維膜不做任何涂覆，以與涂覆后的中空纖維膜作比較；

對(duì)每份纖維膜管涂覆后，將涂覆后的中空纖維膜放在固定處晾干，干燥后，在高溫爐中1 550 ℃下燒結(jié)24 h，燒結(jié)完成后降溫，將中空纖維管取出，分別放于不同的袋子中備用。

1.4.2 旋轉(zhuǎn)涂覆

取一份與上述相同的中空纖維膜，記為第七份，用四氟帶把陶瓷膜管的一端封死，在陶瓷膜另一端纏少量四氟帶，將陶瓷膜這端接到攪拌器上。將配制好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的修飾液轉(zhuǎn)移到一長(zhǎng)玻璃管中，固定在鐵架臺(tái)上。打開(kāi)攪拌器電源，將中空纖維膜浸泡到修飾液中，在修飾液中停留1 min，然后調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速，在一定轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)1 min后取出，將陶瓷膜放于固定處晾干、干燥。干燥后的膜在高溫爐中1 550 ℃下燒結(jié)，燒結(jié)完成后降溫，將中空纖維管取出，分別放于不同的袋子中，待測(cè)中空纖維的參數(shù)時(shí)使用。

1.5 氣體通量測(cè)試

取5～10 cm長(zhǎng)的膜一端封死后，測(cè)定有效長(zhǎng)度和陶瓷膜的管外徑，記錄數(shù)據(jù)。測(cè)試前，把待測(cè)Al2O3中空纖維陶瓷膜一端封死，并對(duì)其進(jìn)行超聲波清洗60 min，然后放入烘箱內(nèi)烘干24 h后備用。進(jìn)行測(cè)試時(shí)，把需測(cè)管裝入管槽，連接氣路，然后打開(kāi)一組氣體，通氣10 min，使測(cè)試氣體完全充滿待測(cè)管，在0.002～0.05 MPa范圍內(nèi)，以每間隔0.002 MPa或0.003 MPa作為一次計(jì)量點(diǎn)調(diào)整氣壓，待氣壓穩(wěn)定后讀取電子皂泡流量計(jì)上的數(shù)值。氣體測(cè)試結(jié)束后，關(guān)閉氣瓶減壓閥和穩(wěn)壓閥。

通過(guò)這項(xiàng)測(cè)試可以得到氣體通過(guò)管壁的滲透速率，然后通過(guò)滲透速率得到不同氣體之間的分離系數(shù)。滲透速率與分離系數(shù)的計(jì)算公式分別為：

式中： Q——?dú)怏w滲透速率， ml3·s-1·cm-2·kPa-1；

v——?dú)怏w流速，ml·s；

P——壓力差，kPa；

S——膜表面積，cm2。

1.6 抗彎強(qiáng)度測(cè)定

取5～10 cm長(zhǎng)的膜一端封死后，測(cè)定有效長(zhǎng)度和陶瓷膜的內(nèi)外管徑，記錄數(shù)據(jù)。用三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)定法測(cè)定中空纖維膜的抗彎強(qiáng)度。將膜放在跨距為32 mm的支架上，向膜上連續(xù)施加負(fù)載直至膜斷裂，測(cè)定斷裂時(shí)所施加的負(fù)載量，根據(jù)公式計(jì)算抗彎強(qiáng)度：

式中： F——負(fù)載量，N；

L——跨距，mm；

D——膜外徑，mm；

d——膜的內(nèi)徑，mm。

1.7 孔隙率測(cè)定

Al2O3中空纖維陶瓷膜的孔隙率分為開(kāi)孔隙率和閉孔隙率，其中只有開(kāi)孔隙率對(duì)中空纖維陶瓷膜的滲透性能有影響，因此筆者所測(cè)定的數(shù)據(jù)皆為開(kāi)孔隙率。阿基米德法是常用的孔隙率測(cè)定方法。其具體方法為：

1.7.1 試樣的預(yù)處理

1)把試樣置于盛放有蒸餾水的容器中，在超聲波清洗器中清洗60～120 min，然后用蒸餾水對(duì)試樣進(jìn)行沖洗。

2)把試樣放于馬弗爐中，以3 ℃/min的速度升溫至800 ℃并保溫4 h，然后自然降溫。

3)再次重復(fù)步驟1，對(duì)處理完的管在250～300 ℃下烘干，備用。

1.7.2 孔隙率的測(cè)定

1)將干燥試樣準(zhǔn)確稱其質(zhì)量，記為G1。

2)將試樣置于真空干燥器中抽真空，剩余壓力小于1 333 Pa,保持 15～20 min，然后通過(guò)真空干燥器上口所安裝的移液漏斗放入蒸餾水，直至試樣完全浸沒(méi)，再抽至試樣上無(wú)氣泡出現(xiàn)，保持20～40 min，這時(shí)試樣完全被水充滿。

3)飽和試樣表觀質(zhì)量的測(cè)定。取一帶溢流管的容器(此處因未找到合適容器，因此用的是100 ml的容量瓶)注滿蒸餾水，稱其質(zhì)量記為G2，把已吸水飽和的試樣放入其中，擦干溢流水之后稱其質(zhì)量，記為G3，G3-G2即為表觀質(zhì)量，記作G4。

4)飽和試樣質(zhì)量的測(cè)定。從水中取出飽和試樣，用飽含水的多層紗布將試樣表面過(guò)剩的水輕輕擦掉，迅速稱量飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，記為G5。

5)計(jì)算孔隙率

§= (G5-G1)/(G5-G4)

式中： G1——干燥式樣質(zhì)量，g；

G4——飽和試樣在空氣中的質(zhì)量，g；

G5——飽和試樣在水中的質(zhì)量，g。

1.8 SEM表征

為檢測(cè)各修飾液對(duì)Al2O3中空纖維膜修飾的效果，分別對(duì)其進(jìn)行了電子顯微鏡掃描觀察和氣體分離測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 Al2O3修飾液濃度對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的影響

本實(shí)驗(yàn)采用自制的Al2O3修飾液和鋁粉修飾液分別對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜表面進(jìn)行修飾，通過(guò)觀察修飾燒結(jié)前后Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的表面結(jié)構(gòu)和測(cè)量修飾前后Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的各項(xiàng)參數(shù)，來(lái)考查涂覆方法、修飾液的涂覆次數(shù)、Al2O3修飾液的濃度和修飾液組成對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的影響。

2.1.1 涂覆方法對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的影響

圖1為使用提拉涂覆和旋轉(zhuǎn)涂覆兩種不同的涂覆方法對(duì)Al2O3中空纖維陶瓷膜進(jìn)行修飾后的膜的氮?dú)鉂B透速率。

圖1 不同涂覆方法對(duì)氮?dú)鉂B透曲線

從圖1可以看出，未修飾過(guò)的中空纖維膜的氮?dú)鉂B透速率最大，使用提拉涂覆修飾后的中空纖維膜的氮?dú)鉂B透速率次之，而使用旋轉(zhuǎn)涂覆修飾過(guò)的中空纖維膜的氮?dú)鉂B透速率最小。其原因是在制備Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的過(guò)程中，通常燒結(jié)出來(lái)的纖維膜表面總會(huì)存在一些圓錐狀、水滴狀的大孔，這些大孔有時(shí)會(huì)貫穿整個(gè)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜表面，所以未修飾過(guò)的Al2O3中空纖維陶瓷膜的氮?dú)鉂B透速率很大，而用Al2O3修飾液對(duì)Al2O3中空纖維陶瓷膜進(jìn)行修飾后，Al2O3修飾液可以堵住陶瓷膜表面上一些較大的孔，只留下那些孔徑較小的孔，從而使修飾后的陶瓷膜氮?dú)鉂B透速率降低[22～24]。通過(guò)比較圖1中提拉涂覆和旋轉(zhuǎn)涂覆后的Al2O3中空纖維陶瓷膜的氮?dú)鉂B透速率，可以看出旋轉(zhuǎn)涂覆對(duì)中空纖維陶瓷膜的修飾效果更好，這是由于提拉涂覆時(shí)，必會(huì)導(dǎo)致不同位置的中空纖維膜在修飾液中的停留時(shí)間不同，而旋轉(zhuǎn)涂覆時(shí)，中空纖維膜表面各個(gè)位置在修飾液中的浸漬時(shí)間相同，因此旋轉(zhuǎn)涂覆對(duì)陶瓷膜的外表面涂覆比提拉涂覆更加均勻，即旋轉(zhuǎn)涂覆對(duì)中空纖維膜的修飾效果較好些[25]。

2.1.2 涂覆次數(shù)對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的影響

表3 涂覆不同次數(shù)后的膜的抗彎強(qiáng)度

由表3可以看出，涂覆2次后的陶瓷膜抗彎強(qiáng)度最大，涂覆1次的次之，未修飾過(guò)的膜抗彎強(qiáng)度最小，其原因主要是涂覆后的陶瓷膜表面附著一層修飾液，從而使陶瓷膜的韌性增強(qiáng)，不易變形，因此燒結(jié)后抗彎強(qiáng)度比較大，陶瓷膜外表面修飾層越厚，其抗彎強(qiáng)度越大[26]。

圖2 不同涂覆次數(shù)對(duì)氮?dú)鉂B透曲線

由圖2可以看出，原始中空纖維膜的氮?dú)鉂B透速率最大，提拉修飾1次后的中空纖維膜氮?dú)鉂B透速率次之，提拉修飾2次后的中空纖維膜氮?dú)鉂B透速率最小。這是因?yàn)樵谥苽銩l2O3多孔中空纖維陶瓷膜的過(guò)程中，通常燒結(jié)出來(lái)的纖維膜表面總會(huì)存在一些圓錐狀、水滴狀的大孔，這些大孔有時(shí)可貫穿整個(gè)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜表面，所以未修飾過(guò)的Al2O3中空纖維陶瓷膜的氮?dú)鉂B透速率很大，而用Al2O3修飾液對(duì)Al2O3中空纖維陶瓷膜進(jìn)行修飾后，Al2O3修飾液可以堵住陶瓷膜表面上一些較大的孔，只留下那些孔徑較小的孔，從而使修飾后的陶瓷膜氮?dú)鉂B透速率降低。從圖2中還可以看出，隨著涂覆次數(shù)的增加，Al2O3中空纖維陶瓷膜對(duì)氮?dú)獾臐B透測(cè)試曲線有逐漸接近橫坐標(biāo)的趨勢(shì)。說(shuō)明涂覆次數(shù)越多，Al2O3中空纖維陶瓷膜的孔徑越小，更能完全涂覆掉陶瓷膜表面的大孔洞，但是也并不能涂覆很多次，涂覆次數(shù)較多時(shí)，中空纖維膜表面涂層過(guò)厚，從而導(dǎo)致中空纖維表面涂層厚度分布不均勻，燒結(jié)時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋、針孔等致命缺陷，由此可知增加涂覆次數(shù)可以提高涂層的質(zhì)量，但涂覆次數(shù)也不能過(guò)多[27]。

2.1.3 Al2O3修飾液的濃度對(duì)Al2O3多孔中空纖維陶瓷膜的影響

圖3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Al2O3修飾液對(duì)氮?dú)鉂B透曲線

由圖3可以看出，隨著Al2O3球磨修飾液的質(zhì)量濃度的增大，Al2O3中空纖維陶瓷膜的氮?dú)鉂B透速率有逐漸接近橫坐標(biāo)的趨勢(shì)。當(dāng)Al2O3球磨浸漬液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，由于修飾液濃度過(guò)低、粘度太小以及修飾層的掛著力不夠，在相同的涂覆制度下支撐體表面得到的涂層負(fù)載量相對(duì)其他濃度較少，因而對(duì)膜表面大孔的遮蔽效果不是很好。但修飾液的濃度也不是越大越好，修飾液的濃度過(guò)大，可能會(huì)遮蔽陶瓷膜表面的小孔，從而影響陶瓷膜的透氣性。分析原因可能是由于修飾液濃度過(guò)大時(shí)，修飾液中無(wú)機(jī)粉體α-Al2O3相對(duì)增多，粘度也隨之增大，α-Al2O3納米粉在浸漬液中的分散不均勻且易沉淀，使得在浸漬涂覆過(guò)程中膜表不同地方負(fù)載的修飾涂層薄厚不一，從而導(dǎo)致在燒結(jié)處理中出現(xiàn)裂紋、針孔等致命缺陷[28]。

2.2 Al2O3中空纖維膜的形貌分析

2.2.1 修飾前后的Al2O3中空纖維膜的形貌分析

使用掃描電子顯微鏡分別對(duì)經(jīng)Al2O3球磨浸漬修飾前后的Al2O3中空纖維膜的橫截面和外表面進(jìn)行了表征。圖4(a)、4(b)分別為修飾前、涂覆Al2O3球磨修飾液后的中空纖維膜的SEM照片。其中圖4(a1)未修飾的Al2O3中空纖維膜的外截面，圖4(a2)未修飾的Al2O3中空纖維膜的外表面；圖4(b1)涂覆Al2O3球磨修飾液一次后的中空纖維膜外截面，圖4(b2)涂覆Al2O3球磨修飾液一次后的中空纖維膜外表面。

圖4 修飾前后陶瓷膜的微觀形貌

由圖4(a1)和4(a2)中可以看出，Al2O3中空纖維膜原始膜的外表面很粗糙，孔洞很多，布滿整個(gè)Al2O3中空纖維陶瓷膜的外表面。而經(jīng)Al2O3球磨浸漬液處理后的外表面，如4(b2)，膜表面的大孔洞明顯減少，只留有一些分布比較均勻的小孔。從Al2O3球磨浸漬液修飾后的Al2O3中空纖維膜原始膜的外截面4(b1)中可以看出,經(jīng)涂覆的膜表面已經(jīng)覆蓋了一層膜，薄膜非常完整，而且與氧化鋁支撐體之間結(jié)合緊密。這說(shuō)明Al2O3球磨浸漬液對(duì)Al2O3中空纖維陶瓷膜具有很好的修飾效果。

2.2.2 燒結(jié)后出現(xiàn)異常的Al2O3中空纖維膜的形貌分析

使用掃描電子顯微鏡分別對(duì)經(jīng)Al2O3球磨修飾液修飾后的出現(xiàn)裂紋、針孔等異?，F(xiàn)象的Al2O3中空纖維膜的橫截面和外表面進(jìn)行了表征。圖5(a)、5(c)、5(d)為用Al2O3球磨修飾液修飾后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的中空纖維膜的SEM照片。其中5(a)為用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的Al2O3球磨修飾液提拉兩次修飾后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的Al2O3中空纖維膜的外截面；5(b)為用Al2O3球磨修飾液修飾后修飾效果較好的Al2O3中空纖維膜的外截面；5(c)為用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%的Al2O3球磨修飾液提拉兩次修飾后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的中空纖維膜外表面；5(d)為用Al2O3球磨修飾液提拉兩次修飾后出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的中空纖維膜外表面放大圖。

圖5 修飾后出現(xiàn)裂紋、針孔等異?，F(xiàn)象的陶瓷膜的微觀形貌

從圖5(a)中可以看出，當(dāng)修飾液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%時(shí)，由于此時(shí)修飾液中無(wú)機(jī)粉體α-Al2O3相對(duì)增多，粘度也隨之增大，α-Al2O3納米粉在修飾液中的分散不均勻且易沉淀，使得在涂覆過(guò)程中膜表面不同地方負(fù)載的修飾涂層薄厚不一，從而導(dǎo)致在中空纖維膜外表面上附著過(guò)多的修飾液，從而將陶瓷膜表面上的大孔和小孔都堵住，且在膜表面分布不均勻，故對(duì)膜修飾效果很不好[29]；另一方面，由于中空纖維膜表面本身外表面不是很平滑，有很多凹凸不平的紋理，所以導(dǎo)致中空纖維膜表面各處對(duì)Al2O3球磨修飾液附著力不同，因此，在各個(gè)位置處粘附的Al2O3修飾液的多少大有差別，因此也會(huì)影響Al2O3修飾液對(duì)Al2O3中空纖維膜的修飾效果；從圖5(b)中可以看出，當(dāng)修飾液濃度適合、中空纖維膜表面比較平滑時(shí)，在用Al2O3修飾液涂覆過(guò)程時(shí)，膜表不同地方負(fù)載的修飾涂層薄厚比較均勻，從而在燒結(jié)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)裂紋、開(kāi)孔等缺陷；從圖5(c)和5(d)中可以看出，當(dāng)修飾液濃度過(guò)高或?qū)χ锌绽w維膜涂覆次數(shù)過(guò)多時(shí)，Al2O3修飾液會(huì)將中空纖維膜表面幾乎所有的孔堵住，從而影響中空纖維膜的滲透性，使中空纖維膜原有的優(yōu)良性能喪失，偏離了修飾中空纖維膜的目的。因此，在修飾中空纖維膜時(shí)，要選擇合適的修飾液濃度和涂覆次數(shù)，這樣才能起到很好的修飾效果。

3 結(jié)論

筆者考察了Al2O3修飾液對(duì)氧化鋁中空纖維陶瓷膜的修飾效果。分別從涂覆方法、涂覆次數(shù)、修飾液濃度三個(gè)方面對(duì)修飾效果進(jìn)行了考察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該Al2O3修飾液對(duì)氧化鋁中空纖維膜有較好的修飾效果。涂覆方法為旋轉(zhuǎn)涂覆時(shí)，對(duì)陶瓷膜的兩端涂覆比較均勻，因此比提拉涂覆的修飾效果好一些。Al2O3修飾液濃度適中且對(duì)陶瓷膜涂覆次數(shù)較多時(shí)，可以遮蔽陶瓷膜表面很多的大孔，使陶瓷膜表面呈現(xiàn)均勻的小孔，因此修飾效果較好；當(dāng)修飾液濃度過(guò)高時(shí)，由于此時(shí)修飾液中無(wú)機(jī)粉體α-Al2O3相對(duì)增多，粘度也隨之增大，α-Al2O3納米粉在修飾液中的分散不均勻且易沉淀，使得在涂覆過(guò)程中膜表面不同地方負(fù)載的修飾涂層薄厚不一，從而導(dǎo)致在中空纖維膜外表面上附著過(guò)多的修飾液，從而將陶瓷膜表面上的大孔和小孔都被堵住，且在膜表面分布不均勻，故對(duì)膜修飾效果很不好。除此之外，Al2O3球磨浸漬液制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，且在單次修飾涂覆條件下能夠涂覆遮蔽掉很多的大孔，只是其對(duì)溫度的要求過(guò)高，需要1 550 ℃才能得到最佳效果，因此使用該方法對(duì)陶瓷膜進(jìn)行修飾是可行的。