谢 凯,董禄志,漆 虹

(南京工业大学 膜科学技术研究所,材料化学工程国家重点实验室,化工学院,江苏 南京 211800)

随着人口快速增长和工业化的发展,水污染和水资源短缺日益严重,迫切需要开发新型环保的水处理技术[1-5]。膜技术因其高效、低能耗、易连续运行、占地面积小等优点受到越来越多的关注。商用膜材料主要包括聚合物膜和陶瓷膜,与聚合物膜相比,陶瓷膜(Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC)虽然制备成本高,但具有更好的热稳定性、化学稳定性、力学稳定性和更长的使用寿命等优势[7-12]。其中,碳化硅陶瓷膜(SiC)具有高度亲水性和优异的抗污染能力而被广泛用于水处理领域[13-15]。Xu等[16]对比了SiC和Al2O3中空纤维膜的表面性质,发现SiC中空纤维膜表面羟基密度更大且水接触角更低,将两种膜材料用于O/W乳液分离,相同孔径下的SiC中空纤维膜纯水渗透率更高。Hofs等[17]比较了聚合物膜、传统氧化物陶瓷膜和SiC陶瓷膜的抗污染能力,发现SiC膜的抗污染能力最强。上述研究表明,在水处理体系中SiC膜性能更优。

SiC陶瓷膜的制备方法主要有前驱体裂解法和固态粒子烧结法。由于SiC陶瓷膜的致密结构,前驱体裂解法多用于气体分离,KÖnig等[18]首次以聚碳硅烷为前驱体采用浸渍提拉法在SiC载体上热解制备得到SiC超滤膜,研究表明悬浮液的质量分数和热解条件直接影响了SiC超滤膜的结构。固态粒子烧结法是制备SiC微滤膜的传统方法,包括悬浮液的制备、涂膜和热处理过程。Fraga等[19]在1 800～2 000 ℃、Ar气氛下烧结得到膜厚为30 μm、平均孔径约300 nm、纯……