多通道多孔陶瓷膜成套裝備與應用技術(shù)

2002年度國家科學技術(shù)進步獎二等獎。

主要完成人：徐南平、黃 培、范益群、邢衛(wèi)紅、張 偉、劉 飛、漆 虹、谷和平、趙宜江、李 紅

陶瓷膜多孔膜

多孔陶瓷膜的構(gòu)型主要有平板、管式和多通道3種，其中平板膜主要用于小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和實驗室研究。管式膜組合起來形成類似于列管換熱器的形式，可增大膜裝填而積，但由于其強度問題，已逐步退出工業(yè)應用。規(guī)模應用的陶瓷膜，通常采用多通道構(gòu)型，即在一圓截面上分布著多個通道，一般通道數(shù)為7、19、37等。無機陶瓷膜的主要制備技術(shù)有：采用固態(tài)粒子燒結(jié)法制備載體及微濾膜、采用溶膠凝膠法制備超濾及納濾膜、采用分相法制備玻璃膜、采用專門技術(shù)（如化學氣相沉積、無電鍍等）制備微孔膜或致密膜等，其基本理論涉及材料學科的膠體與表面化學、材料化學、固態(tài)離子學、材料加工等。

多孔陶瓷膜由于具有優(yōu)異的耐高溫、耐溶劑、耐酸堿性能和機械強度高、容易再生等優(yōu)點，在食品、生物、化工、能源和環(huán)保領(lǐng)域應用廣泛。某課題組主要對以氧化鋁和特種燒結(jié)促進劑為起始原料，在1400℃的燒成溫度下制備出的支撐體進行了系統(tǒng)和深入的研究，得到滲透性能、機械性能及耐腐性能統(tǒng)一的支撐體。他們還以原料性質(zhì)預測支撐體的孔結(jié)構(gòu)為目標，以支撐體的制備過程和微觀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立了原料性質(zhì)與支撐體孔隙率、孔徑分布之間的計算方法，為特定孔結(jié)構(gòu)支撐體的定量制備提供了理論依據(jù)。

陶瓷膜過濾膜

2004年8月，由北京邁勝普技術(shù)有限公司與山東魯抗醫(yī)藥有限公司研制的陶瓷膜過濾系統(tǒng)用于某種抗生素的分離提純獲得成功，這不僅優(yōu)化了此種抗生素的生產(chǎn)工藝，而目使抗生素收率提高15%，這是中國首次將陶瓷膜技術(shù)運用于抗生素生產(chǎn)?？股氐姆蛛x提純，必須經(jīng)過對發(fā)酵液的過濾和對濾出的藥液進行樹脂交換。許多抗生素生產(chǎn)企業(yè)對氨基糖苷類抗生素發(fā)酵液的分離提純均采用真空轉(zhuǎn)鼓過濾器，這種工藝需先將發(fā)酵液酸化調(diào)至一定的pH值，然后用敷設(shè)助濾劑層的真空轉(zhuǎn)鼓過濾器進行預過濾，再用板框進行復濾及樹脂交換。采用這種工藝不僅過程繁瑣，而目有效成分收率低，僅過濾和樹脂交換過程的收率損失達30%。而運用“邁勝普”與“魯抗”共同研制的陶瓷膜過濾系統(tǒng)分離提純某種抗生素，卻能使有效成分在過濾過程的收失損提高近5%，在樹脂交換過程中的收率提高10%以上。 西方發(fā)達國家在食品工業(yè)、石油化工、環(huán)境保護、生化制藥等許多領(lǐng)域?qū)δぜ夹g(shù)的應用越來越廣泛，而用無機材料制成的過濾膜的發(fā)展前景有可能比有機過濾膜更好。對于面臨抗生素政策性降價和抗菌藥限售雙重壓力的眾多抗生素生產(chǎn)企業(yè)而言，通過創(chuàng)新工藝提高產(chǎn)品回收率和質(zhì)量不失為降低成本的明智選擇，而以陶瓷膜技術(shù)改進現(xiàn)行抗生素分離提純工藝有可能成為降成本、提高效益的突破口。

陶瓷膜包裝膜

在食品包裝領(lǐng)域，引人注目的是具有高功能性和良好環(huán)保適應性的透明鍍陶瓷膜。這種膜盡管價格較高，物理性能還有待進一步改進，但可預期在不遠的將來它將在食品包裝材料中占據(jù)重要的地位。陶瓷膜的加工鍍膜方法與通常的鍍金屬方法相似，基本上按己知的加工法進行。鍍陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(SiOx)組成。氧化硅能分成4類，即SiO、Si?O?、Si?O?、SiO?。然而，在自然界它們通常以SiO?形式存在，因此根據(jù)鍍金屬條件，它們的變化很大。對這種膜的主要要求是具有良好的透明度、極佳的阻隔性、優(yōu)良的耐蒸煮性、較好的可透過微波性與良好的環(huán)境保護性以及良好的機械性能。 鍍陶瓷膜基本上可以用制作鍍鋁膜一樣的條件制取，在制取過程中，仔細處理表面層，不使鍍層受到損傷是極其重要的。由于這種膜是由氧化硅處理的，表面具有極好的潤濕性，因此，它在油墨或粘合劑的選擇范圍上比較廣，幾乎與任何油墨或粘合劑都能親和。聚氨酯類粘合劑是最可取的粘合劑，而油墨可以按用途任意選擇，不用進行表面處理。然而，鍍陶瓷膜像鍍鋁膜那樣容易向聚乙烯復合，因為PET膜作為基材料，當其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高溫涂布或復合時，易趨向于伸長，從而破壞氧化硅表面層，導致阻隔性下降。同時，由于技術(shù)工藝上的問題，PET膜在鍍陶瓷過程中有時會發(fā)生卷曲，從而影響膜的質(zhì)量。當然，這類問題正得到解決。

鍍陶瓷膜首先用作細條實心面的調(diào)味品包裝材料。其優(yōu)良的包裝性能引起了人們的注意。由于這種膜保味性極佳，因此，尤其適合于包裝易升華產(chǎn)品，如茶（樟腦）之類的易揮發(fā)材質(zhì)。由于其極好的阻隔性，除了作為高阻隔性包裝材料和作食品包裝材料用外、預計還可用在微波容器上作為蓋材，在調(diào)味品、精密機械零配件、電子零件、藥物和醫(yī)藥儀器等方而作為包裝材料。隨著加工技術(shù)的進一步發(fā)展，如果這種膜在成本上大幅下降，那么它將得到迅速推廣和應用 。

陶瓷膜電池膜

“863”計劃固體氧化物燃料電池(SOFC)項目經(jīng)過對新型中溫固體氧化物陶瓷膜燃料電池的長期研制，把陶瓷膜制備技術(shù)開拓應用于SOFC的制作，把通常SOFC的高溫(1000~900℃)拓延到中溫階段(700~500℃)。中國科技大學無機膜研究所已經(jīng)研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質(zhì)的燃料電池。電池部件薄膜化以后，降低了電池的內(nèi)阻，提高了有用功率的輸出，不需要高溫的條件下實現(xiàn)了中溫化，操作溫度降到700~500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優(yōu)點，同時降低了成本。此類陶瓷膜燃料電池具有廣闊的應用前景。

陶瓷膜隔熱膜

2004年8月，基于金屬膜對無線電信號的干擾和容易氧化等缺點，中國韶華科技公司攜手德國某著名工業(yè)研究機構(gòu)共同開發(fā)融入納米蜂窩陶瓷技術(shù)，并將韶華科技獨有的真空濺射技術(shù)用于陶瓷隔熱膜的生產(chǎn)上，創(chuàng)造了獨一無二的琥珀陶瓷隔熱膜，解決了金屬膜無法逾越的技術(shù)問題。對無線電信號無任何干擾，特別是衛(wèi)星的短波信號，絕不氧化，因為陶瓷超乎尋常的穩(wěn)定性，從而保證隔熱性能始終如一。永不褪色，陶瓷隔熱膜采用陶瓷固有的顏色，不添加任何顏料，因此，陶瓷隔熱膜絕不會像染色金屬會發(fā)生褪色現(xiàn)象。超級耐用，陶瓷隔熱膜保質(zhì)期為10年，金屬膜一般為5年。經(jīng)典美感，象琉泊一樣的晶瑩剔透的美感，色澤柔和，擁有最舒適的視覺效果。琥珀納米陶瓷隔熱膜最先應用于美國的航天飛機和國際空間站，而后廣泛應用于汽車、建筑、海事等各個領(lǐng)域。由于技術(shù)敏感，直到2003年該產(chǎn)品才在中國銷售 。

陶瓷膜是無機膜中的一種，屬于膜分離技術(shù)中的固體膜材料，主要以不同規(guī)格的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦和氧化硅等無機陶瓷材料作為支撐體，經(jīng)表面涂膜、高溫燒制而成。商品化的陶瓷膜通常具有三層結(jié)構(gòu)（多孔支撐層、過渡層及分離層），呈非對稱分布，其孔徑規(guī)格為0.8nm~1μm不等，過濾精度涵蓋微濾、超濾、納濾級別。

根據(jù)支撐體的不同，陶瓷膜的構(gòu)型可分為平板、管式、多通道三種。陶瓷膜由于耐酸堿、耐高溫和在極端環(huán)境下的化學穩(wěn)定性，又由于商品化的陶瓷膜孔徑較?。ㄍǔＰ∮?.2μm），可以成功地實現(xiàn)分子級過濾，因此其主要用于對液態(tài)、氣態(tài)混合物進行過濾分離，可以取代傳統(tǒng)的離心、蒸發(fā)、精餾、過濾等分離技術(shù)，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目標，在石油和化學工業(yè)等苛刻環(huán)境中具有廣泛的應用前景 。

投影多通道融合是只兩臺以上投影機通過邊緣融合后達到整體更大畫面的增強效果，投影采用邊緣融合技術(shù)后，可以應用于指揮監(jiān)控中心，網(wǎng)管中心，視頻會議，學術(shù)報告，技術(shù)講座和多功能會議室，主要適合對大畫面，多色彩，高亮度，高分辨率等有特定需求的超大場所。大型展會邊緣融合大屏幕大型演出邊緣融合大屏幕

邊緣融合的優(yōu)勢：

1，增加圖象尺寸。

2，維持畫面的完整性。

3，增加圖像亮度。

4，增加分辨率，可以實現(xiàn)超高分辨率。

5，縮短投影機投射距離。

6，投射出非平面圖像，例如弧形幕和球形幕，以增強圖像層次感