1.课题背景

纳滤(nanofiltration NF)是20世纪80年代末期发展起来的分离过程，是介于反渗透与超滤之间一种以压力为驱动的新型膜分离过程。纳滤膜对二价和多价离子有较高的脱除率，而对单价离子脱除率则相对较低。纳滤膜从材质上可以分为有机膜和无机膜，其中陶瓷纳滤膜由于具有更好的热稳定性和结构稳定性，应用应用于染料脱盐纯化、生化产品精加工、生活和工业用水等领域得。

无机陶瓷膜的制备方法主要有固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法。固态粒子烧结法由于对颗粒分布要求较高，制得的膜层粗糙度较大，易开裂，因此该方法局限应用于大孔径膜或支撑体的制备。溶胶-凝胶法由于工艺简单，过程容易控制，可以大面积在不同形状、不同材料的基片上制备薄膜，广泛应用于陶瓷超滤膜和纳滤膜的制备。我们课题组提出了一种模板法改进的溶胶凝胶法，从而能够实现对膜材料微观结构的控制从而达到对膜孔径控制的目的。

目前已商品化的纳滤膜品种非常有限，且规模也较小，商品化的陶瓷纳滤膜主要有以下几种：法国Rhodia Orelis公司开发的陶瓷纳滤膜（截留分子量MWCO=1,5KDa）、法国TAMI公司开发的陶瓷纳滤膜（MWCO=1,3,5KDa）、美国Alcoa/SCT开发的陶瓷纳滤膜（MWCO=1-5KDa）。限制其大规模生产的主要因素有支撑体质量上的差异性造成了纳滤膜性能上的差异，同时膜层容易开裂，降低了膜的分离性能。因此，如何对支撑体修复处理制备出无完整开裂的膜层则非常重要。

无机纳米粒子由于具有量子效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应，广泛应用于有机聚合物增韧。B.B.Johnsen等人在环氧树脂中加入20nm的SiO2纳米颗粒，纳米颗粒由于产生应力集中点显著的提高了材料的断裂韧性。徐群华等人用纳米TiO2对不饱和聚酯树脂进行了填充改性，提高了材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。进来魏刚等人才用一定粒径的三氧化二铝纳米颗粒对陶瓷膜支撑体填充预处理，达到修饰支撑体表面及内部孔径的目的，从而提高成膜质量。但是该方法利用大量纳米粒子堵孔，造成膜通量衰减严重，降低了膜的性能。

因此，本课题采用纳米粒子掺杂于制膜溶胶中，对形成的凝胶起到增韧的作用，从而制备出高能性的陶瓷膜。但掺杂颗粒越小，与溶胶接触面积越大，越不容易分散均匀，增韧效果就差。因此提高纳米颗粒在溶胶中的分散性至关重要。

2.参考文献