由于無機(jī)陶瓷膜優(yōu)良的熱、化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，在膜反應(yīng)和膜催化領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景，引起人們的高度重視，并得到了很快發(fā)展[1]。無機(jī)陶瓷膜的制備是無機(jī)陶瓷膜發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵。一般孔徑介于0.01Lm至幾十微米的陶瓷膜(主要用于微濾和作為其他類型膜的支撐體——基質(zhì)膜)的制備多采用固態(tài)粒子燒結(jié)法，以陶瓷粉為主要原料，輔以水等配成漿料成型、干燥、高溫?zé)伞?
采用無機(jī)陶瓷膜管這種固態(tài)粒子燒結(jié)法制備微濾膜或基質(zhì)膜時(shí)，漿料的良好分散對(duì)膜的孔結(jié)構(gòu)有很大的影響。一般是通過控制漿料的pH值和加入有機(jī)或無機(jī)化合物稀釋劑來提高漿料的穩(wěn)定性和漿料的分散度。
本文通過添加新型的兩性表面活性劑，大大提高了漿料的分散度，有效地防止了陶瓷微粒的團(tuán)聚，制得了孔徑分布窄的無機(jī)陶瓷膜。
實(shí)驗(yàn)
按需要將一定粒徑范圍(0.1～40Lm)的氧化鋁微粉與水配成一定粘度的漿料，添加適量(約0.5%)的兩性表面活性劑，經(jīng)過充分?jǐn)嚢瑁寡趸X粉均勻的分散，消除漿料中的氣泡，制成不對(duì)稱的高純氧化鋁陶瓷膜管。
結(jié)果與討論
由于采用的氧化鋁瘠性粉料為幾十至幾個(gè)微米、甚至零點(diǎn)幾個(gè)微米，顆粒度小、粒子與粒子之間很容易發(fā)生團(tuán)聚，容易聚沉下來，而粒子的團(tuán)聚影響膜管的孔徑分布，不利于形成均勻的孔結(jié)構(gòu)，影響膜管的質(zhì)量。要制備孔徑均勻膜管，氧化鋁漿料一定要保證氧化鋁粒子處于良好的分散狀態(tài)。采用卵磷脂為分散劑，很少用量就可將漿料中氧化鋁微粉良好分散，極大地減少粒子的聚積現(xiàn)象。卵磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下(R1、R2為C14、C17烷基):
具有磷酸酯鹽型的陰離子和季銨鹽型的陽(yáng)離子兩部分親水基團(tuán)。是一種具有雙親結(jié)構(gòu)的兩性表面活性劑，脂肪酸鏈?zhǔn)窃鏊鶊F(tuán)，而磷酸基和膽堿式乙醇胺基是親水基團(tuán)，當(dāng)氧化鋁漿料中加入卵磷脂這種兩性天然生物表面活性劑后，由于表面活性劑的定向排列、形成膠束的特性，卵磷脂吸附在氧化鋁微粒表面，卵磷脂的脂肪酸鏈向著同一方向排列，增加了氧化鋁微粒之間的斥力，使氧化鋁微粒可長(zhǎng)時(shí)間懸浮于水中，并分散良好。
圖1(a、b)是添加卵磷脂前后漿料中的氧化鋁微粒的SEM，從圖看出未添加卵磷脂分散劑的氧化鋁微粒出現(xiàn)聚積現(xiàn)象，小的氧化鋁微粒團(tuán)聚成塊分散不好。而添加卵磷脂分散劑后，氧化鋁微粒分散良好，小的氧化鋁微粒的團(tuán)聚成塊現(xiàn)象很少。
圖2(a)是發(fā)生粒子團(tuán)聚的氧化鋁漿料制備的膜管的掃描電鏡圖。從圖中可以很清楚地看出，由于漿料中氧化鋁粒子分散不好，小的粒子聚集形成了大的粒子簇，在成形過程中，粒子簇與粒子簇之間形成大的不均勻的大孔。這種生坯管焙燒后形成的氧化鋁管除了有粒子、粒子之間的小孔外，更多的是粒子簇、粒子簇之間的不均勻的大孔，孔徑分布寬(見圖2b)，嚴(yán)重影響了膜管的孔性能。
圖3a是懸浮性能良好、粒子均勻分散的漿料制成的氧化鋁陶瓷膜管的顯微結(jié)構(gòu)，從SEM圖可明顯發(fā)現(xiàn)，都是氧化鋁微粒與微粒之間燒結(jié)形成的均勻小孔，孔徑均勻，幾乎不存在粒子簇、粒子簇之間的不均勻的大孔，孔徑分布窄(見圖3b)，是性能良好的膜管。這種膜管可用作微濾膜管[4]或用作支撐體膜管，進(jìn)一步修飾后用于氣體分離或膜催化。
經(jīng)分析研究得出如下結(jié)論:兩性表面活性劑是陶瓷粉漿料的良好分散劑，不添加兩性表面洗性劑時(shí)，漿料中的氧化鋁微粒出現(xiàn)團(tuán)聚，除了有粒子、粒子之間的小孔外，更多的是粒子簇、粒子簇之間的不均勻的大孔，制得的膜管的孔徑分布不均勻。添加0.5%的兩性表面活性劑卵磷脂，可制備孔徑基本呈正態(tài)分布的無機(jī)膜管，最可幾孔徑為0.1Lm，孔徑范圍為0.05～0.18Lm，可用作微濾或支撐體膜管。