【摘 要】
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陶瓷膜由于具有机械强度高，化学稳定性强等特点，特别适合应用于需要高温高压和强酸碱处理操作的分离过程。而外加电场技术已经被证明是一种可强化超滤过程的有效手段，把外加电场技术应用于陶瓷膜超滤具有良好的实际应用前景。本论文采用溶胶—凝胶法和自修复方法制备γ-AlO陶瓷微孔膜，研究电场作用下陶瓷膜分离牛血清白蛋白(Mw 67000)的膜过程和分离行为，采用浓差极化和凝胶层理论探讨了电场作用下传递过程和模型
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陶瓷膜由于具有机械强度高，化学稳定性强等特点，特别适合应用于需要高温高压和强酸碱处理操作的分离过程。而外加电场技术已经被证明是一种可强化超滤过程的有效手段，把外加电场技术应用于陶瓷膜超滤具有良好的实际应用前景。
本论文采用溶胶—凝胶法和自修复方法制备γ-Al<,2>O<,3>陶瓷微孔膜，研究电场作用下陶瓷膜分离牛血清白蛋白(Mw 67000)的膜过程和分离行为，采用浓差极化和凝胶层理论探讨了电场作用下传递过程和模型。主要研究内容和结果摘要如下：
1．Γ-Al<,2>O<,3>微孔膜的制备及特性表征的研究
以异丙醇铝为原料，采用溶胶—凝胶法，以真空抽涂—浸渍方式制备γ-Al<,2>O<,3>膜。优化溶胶制备工艺，选择HNO<,3>为解胶剂，陈化24小时，可获得均一的纳米粒径溶胶。为获得与不同孔径支撑体相匹配的制膜液，通过调整γ-ALOOFI溶液的pH值(3～10)，获得了粒径范围在8～90nm的不同γ-AlOOH溶胶。按照pH 10—pH7—pH 3的次序，依次抽涂不同膜液于支撑体上，室温下干燥36小时后，以1℃/min升温至700℃保温2小时后得到γ-Al<,2>O<,3>微孔膜。经过3次抽涂．焙烧，最后用浸渍法对膜表面进行自修复。通过测试，四次覆涂一焙烧后制得的γ-Al<,2>O<,3>膜纯水通量为3.55×10<3>L/Mpa·h·m<2>，牛血清白蛋白(Mw 67000)的过滤截留率为28.7％，膜片平均孔径约为28nm，流动电位为-20mV。
2．研究外加电场对γ-Al<,2>O<,3>微孔膜分离牛血清白蛋白过程的研究
重点考查不同电场强度、介质pH值和操作时间等因素对膜分离性能的影响。结果表明：外加电场的选择应根据分离对象的荷电性质确定。对荷负电的牛血清白蛋白(pH6.8)，施加正向直流电场可使膜通量和截留率同时提高，而且连续操作60分钟膜通量未见明显衰减，电场强度越高，强化分离效果越明显。膜阻力分析同时证实了，外加直流电场能够明显降低边界层阻力R<,bl>、膜污染阻力R<,f>和总阻力R<,t>，有效地减轻了浓差极化和膜污染的产生，提高了膜分离效率。
3．电场作用下膜分离过程的传质作用机理
通过浓差极化和凝胶层理论，对电场作用下的超滤分离机理做探讨。分析了电场作用下超滤过程中分离体系中溶质、溶剂以及膜材料间的相互作用关系。阐述了电场超滤过程中存在的电渗效应、电泳效应和剪切力效应，以及各种效应的协同作用下浓差极化和膜污染现象减弱的原因。
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