摘要
膜技术作为一种新兴的分离技术，近年来发展十分迅速，已经在很多分离、浓缩行业得到应用，甚至在某些领域成为了不可替代的分离技术。现阶段膜一般可分为有机膜和无机膜两大类。其中有机膜技术成熟，易于制备，已经在很多领域大规模应用，例如在海水淡化和苦咸水淡化行业，反渗透是最实用的生产工艺。但是有机膜也有其固有的缺陷，比如在有机溶剂中易溶胀、不耐高温等；无机膜由于具有耐有机溶剂、耐高温、耐碱、机械强度高等优势，其应用也越来越广泛。但是无机膜也有制备过程中能耗较高、制备工艺复杂、材料成本高等问题，这些都在一定程度上制约着无机膜的发展与应用。 水泥作为一种常见建筑材料，由于其成本低廉，且制备工艺较为简单，因此成为最为实用的无机材料之一。水泥与陶瓷等其他无机材料相比，其硬化过程不同，不需要煅烧等过程，只需要将其放置于水中或较为湿润的环境中即可，因此其养护过程几乎没有能耗，且养护成本也很低。用水泥制备多孔材料在世界上已经有众多专家学者进行了研究，现已成功运用于制备人工骨骼、石油吸附、噪声隔离等领域。 现阶段无机多孔材料的制备方法有很多，例如加入配料制孔（发泡法）、成型制孔技术（机械搅拌法）、干燥制孔技术（冷冻干燥法）、烧结制孔技术等。本文中采用粒子溶出法、高温气化法以及冷冻干燥法三种无机制孔方法制备水泥膜。 粒子溶出法是事先将易溶于水等溶剂的细小颗粒均匀放置于试样中，在试样的养护阶段将颗粒溶出，是一种非常简便的制备方法。实验中采用NaCl作为致孔剂，溶剂用去离子水。试样制备并表征之后发现，该方法所制备的试样虽然有很多孔道，且可以通过控制所使用NaCl颗粒的大小控制试样的孔径，但是孔道之间并不连通，且水几乎无法透过所制备的试样，因此该方法不能制备出具有膜性能的水泥多孔材料。 高温气化法是事先将可挥发性物质放置于试样中，在试样脱模后将试样放入马弗炉中进行煅烧，使其中的可挥发性物质挥发出来以达到制孔的目的。本文中采用淀粉作为挥发性物质，试样制备并表征后发现，所制备的试样也具有一定的孔道结构，但都较为粗大，且其透水性也很差，因此该方法所制备的多孔材料也不符合要求。 冷冻干燥法是将混合均匀的水泥浆料放置于模具中，之后在冷源的作用下，使浆料中的致孔剂冻结造孔，然后将试样放入冷冻干燥箱中使其中的致孔剂升华出来形成孔道。本文中采用莰烯作为致孔剂，经表征发现，该方法所制备的水泥多孔材料孔道较多且有序，且可以通过控制冷源温度来控制水泥膜的孔径，其透水性及截留性能也比较好，在0.2MPa下纯水通量在200Lm-2h-1-300Lm-2h-1，对牛血清蛋白（68kDa）的截留率可达到90%以上。在实际应用测试中，用水泥膜试样预处理之后，污水的浊度由1.7降至0.8，SDI由7降至4。经核磁共振碳谱氢谱及红外光谱的表征可知莰烯可以回收利用，这在很大程度上降低水泥膜的制备成本。
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