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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