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陶瓷膜以其优异的材料性能在很多苛刻的应用体系中表现出有机膜无可比拟的优势，但是陶瓷膜较高的制备成本是一个不可忽视的问题，已成为限制陶瓷膜应用的主要因素，如何降低陶瓷膜的制备成本成为当前陶瓷领域关注的核心问题之一。本文在面向应用过程的陶瓷膜材料设计与制备的理论框架内，以优化陶瓷膜的膜层结构和降低陶瓷膜的烧结能耗出发，设计并且制备低成本、高性能的陶瓷膜材料并将其应用于印染废水体系。 基于Hagen-Poiseuille和Darcy方程的理论计算，选择在平均孔径为1μm的载体上进行浸浆涂膜，采用平均粒径为300 nm的Al2O3粉体，通过超声分散配制成稳定的制膜液，经一次涂覆制备出无大孔缺陷的Al2O3微滤膜。研究表明，制膜液的固含量、粘度、浸浆时间对膜厚有重要影响。当超声时间大于20min，膜层厚度大于40μm，烧结温度为1050℃，制备的微滤膜平均孔径为100 nm，最大孔径为300nm左右，孔径分布窄，渗透率在400 L·m-2·h-1·bar-1左右。进一步以该微滤膜作为底膜，制备出了小孔径Al2O3超滤膜和ZrO2纳滤膜。平均孔径为1μm的载体简化了纳滤膜的制备工艺流程，降低了能耗，提高了陶瓷纳滤膜的实际应用价值。该工作给非对称管式纳滤膜制备及产业化提供了简单高效的方法。 基于Hagen-Poiseuille方程和Darcy定律设计的膜层结构，在勃姆石溶胶掺杂纳米氧化铝颗粒制备超滤层，在氧化铝纳米颗粒中掺杂勃姆石溶胶制备微滤层。全面研究了分散系配方，浸浆时间和热处理工艺对膜微观结构和性能的影响。发现在微滤层中添加勃姆石溶胶可以加速其烧结过程，而将氧化铝纳米颗粒加入超滤层可以在较低温度下促进Al2O3从γ相到α相的转变，并延缓收缩速率。勃姆石和氧化铝纳米颗粒的优化掺杂含量为2％和4％，以匹配两层膜的热膨胀性能。对于微滤层和超滤层，膜厚度分别控制在40～50μm和1μm左右。在1000℃下以0.5℃/min的烧结速率共烧结2h后，发现管状α-Al2O3超滤膜纯水渗透率为70 L·m-2·h-1·bar-1，平均孔径为5nm，在超声震荡和酸碱浸泡过程中体现出很好的结合强度和耐酸碱腐蚀性能。共烧结过程降低了陶瓷超滤膜的制备成本，缩短了陶瓷膜的制备周期，促进后续产业化制备过程。 将共烧结制备的氧化铝超滤膜应用到模拟印染废水的处理过程中，研究表明陶瓷超滤膜在截留染料分子的同时可以让盐类物质透过膜层，实现盐类物质的循环利用。在单一染料溶液的截留中，对达旦黄、直接红、刚果红、直接黑的截留率均稳定在99％以上，对单一硫酸钠或氯化钠的截留率很低;在处理染料和盐的复配溶液中，对染料的截留率和渗透率随着盐含量的增加而降低，在高含盐废水中对染料的截留率达到98％以上，对盐类物质的截留率不足0.3％。在300 min的过滤时间下，考察了陶瓷超滤膜处理过程中的操作稳定性，研究表明，陶瓷超滤膜在长时间的过滤下截留效果稳定，和文献报道的纳滤膜比较，共烧结制备的超滤膜处理量更大，成本更低，应用前景更广阔。 综上所述，本文对陶瓷纳滤膜结构进行优化，降低了陶瓷纳滤膜的制备周期和成本，可以推进陶瓷纳滤膜的产业化进程;对受限烧结理论进行了分析，通过一步烧结制备了低成本、高性能氧化铝超滤膜;在处理模拟印染废水的过程中，陶瓷超滤膜较商品化的纳滤膜处理能大，对盐类物质的透过率大，成本低，可以实现对盐类物质的回收利用。