文 献 综 述

1 空气污染现状

空气质量在近些年来逐渐变差，像雾霾等现象频繁出现，严重干扰人们的生活，而空气污染物的治理则称为人们关注的热点。研究表明，长期处于低质量的空气中将产生头晕、乏力、烦闷、精神不振、注意力不集中等症状，甚至还将引发各种人体疾病^[1]。空气中的污染物主要有四大类：空气颗粒物、有毒有害气体、挥发性有机物、微生物，空气颗粒物是指空气中充斥着的固体颗粒或者细小液滴，粒径在 1-10 μm的颗粒物称为 PM_1-10，包括 PM_2.5(粒径小于等于 2.5 μm)，以及粒径小于等于10 μm的PM₁₀，而其中PM_2.5又称为细颗粒物，对人体健康的危害较其他颗粒物更大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深，PM_2.5可深入到细支气管和肺泡。PM_2.5的来源主要有两方面：一是包括土壤扬尘（含有氧化物矿物和其他成分）、火山爆发产生的火山灰、煤原大火及尘暴等的自然源；二是包括各种工业过程排放的烟尘以及各类交通工具排放的尾气的人为源^[2-3]。

2 碳化硅在气固分离方面的应用

碳化硅陶瓷膜具有较好耐腐蚀性，抗热震性，机械强度大，使用寿命长，可以实现对粒径0.1-0.5 μm的粉尘颗粒的截留，实现99.5 %以上的去除效率。Han Feng等^[4]采用挤压成型法制备了对称结构的碳化硅过滤膜片，其中以氧化锆为烧结助剂，碳化硅晶须作为加强结构的助剂，碳粉作为造孔剂，平均孔径为14.6 μm，孔隙率为44.2 %，气体通量为270 m³#183;m^-2#183;h^-1#183;KPa^-1，在0-800 ℃进行18次循环后（空冷）仍然保持较好的机械强度。但是对称结构的碳化硅多孔陶瓷孔径较大，直接过滤尾气容易发生堵塞，增加过滤阻力，降低过滤通量，而且难以清洗。目前研究可用于高温除尘的碳化硅支撑体材料的文章较多，而在支撑体上制备可用于高温除尘的碳化硅分离膜层的研究则较少。

3 碳纳米管膜的概述

3.1 碳纳米管膜的简介

碳纳米管自发现以来仅有20余年的历史，其为石墨层沿着一定的螺旋矢量方向卷曲而成的管状结构，根据其结构中含有的卷曲石墨层层数，有单壁碳纳米管和多壁碳纳米管之分。碳纳米管具有典型的一维管状结构，其强度远高于钢材以及防弹衣纤维，具有最高的杨氏模量^[5-6]。碳纳米管可呈现出金属型或者半导体型，可作为良好的纳米电子器件基元材料。碳纳米管特别是单壁碳纳米管为室温条件下最好的导热物质，可用作计算机换热片材料^[7-8]。其比表面积极高，具有很强的吸附作用，可用作吸附剂或气体存储材料。表面修饰过的碳纳米管可良好地作为催化剂载体，能够负载各种金属纳米颗粒。碳纳米管具备的抗菌性能也成为人们研究的热点^[9-10]。

3.2 化学气相沉积制备碳纳米管膜

CNTs的制备有电弧放电法^[11]、激光刻蚀法、化学气相沉积法、火焰合成法、热解法、电解法、电子或电子束照射法、模版法、太阳能法等。其中实验室和工业合成主要采用的化学气相沉积法。

化学气相沉积是指含碳的有机气相化合物或单质在衬底表面经高温裂解出碳原子在基底表面沉积形成薄膜的方法。这种方法原理简单、工艺参数多涉及反应温度和反应物用量的变化，是目前制备碳纳米管膜的主要方法之一。Zhao^[12]等采用CVD法以二茂铁、二甲苯混合液为反应物，经过半开式管式炉的加热升温，在Al₂O₃表面制备出垂直排列的碳纳米管膜；Guellati^[13]等在870 #176;C反应温度下，以浮动催化化学气相沉积法成功在无定形氧化铝、二氧化硅和结晶氧化铝上生长厚度为130 μm、20 μm、90 μm的碳纳米管膜；Li^[14]等以乙炔为碳源、氢气为还原气、氨气为刻蚀气体，在单晶硅片上制备出定向竹节形结构的碳纳米管薄膜；Zhang^[15]等提出Schulz-Flory规律在化学气相沉积法中的应用并以此为指导，制备出超长碳纳米管，该方法的成功应用为碳纳米管膜的控制生长提供了参考价值。采用化学气相沉积法时，使用的催化剂颗粒会附着在碳纳米管薄膜上，并且在实际过程中会有无定性碳等杂质影响膜的品质，因此需要进一步的酸化处理，除去金属颗粒和无定性碳，同时化学气相沉积制备的碳纳米管缺陷较多，如何对反应条件优化制备出优质的碳纳米管是当下的研究热点之一。

3.3 碳纳米管膜的应用

于海荣^[16]等制备的PVA/c-CNT复合超滤膜结果表明，当c-CNT用量为2份时，复合超滤膜的拉伸性能、水通量、截留率均达到最佳，膜对甲基橙和甲基紫的吸附性能较强，再生能力达95%以上。陈小华^[17]等做了碳纳米管膜对硫酸铜溶液的过滤实验，膜对Cu₂的截留能力随CNTs含量的增加而提高，当CNTs增加到一定量后，截留率也出现了下降。赵孔银^[18]等提出了羧基化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNT/CaAlg)复合水凝胶过滤膜在 CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%时，复合膜对考马斯亮蓝 G250(Mw= 854.02)的截留率接近100%，而对 NaCl 几乎没有截留。

参考文献

[1] A P JONES. Indoor Air Quality and Health[J]. Atmospheric Environment，1999,(33) : 4535～4564．

[2] C P CHOO，J JALALUDIN. An Overview of Indoor Air Quality and Its Impact on Respiratory Health Among Malaysian School-aged Children[J]. Rev Environ Health，2015,(30) :9～18．

[3] 昌艳萍, 耿超, 李春蕾等.大气中PM_2.5的现状分析及新的思考[J]. 环境科学与技术，2012，(35) :151～154．