Page 186 - 《精细化工》2020年第11期

第 37 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.37, No.11
2020 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2020

水处理技术与环境保护
相转化法制备氧化钇稳定氧化锆中空纤维陶瓷膜

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刘嘉杰 ，黄肖容 ，隋 意
（1. 华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 510640；2. 广州净易环保科技有限公司，广东 广州
510663）

摘要：选用氧化钇稳定氧化锆（YSZ）、聚砜（PSF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）配制铸膜液，采用相转化和烧
结相结合的方法制备了 YSZ 中空纤维陶瓷膜，考察了铸膜液中 YSZ 粉末含量和烧结温度对中空纤维陶瓷膜的
微观结构和性能的影响。结果表明，YSZ 中空纤维陶瓷膜的不对称结构包含指状结构和海绵状结构，YSZ 含量
会影响两种结构的比例，烧结则会引起微观结构的致密度。在铸膜液配比为 m(YSZ)∶m(PSF)∶m(NMP)=5.0∶
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1∶4，烧结温度为 1200 ℃条件下制备出性能良好的中空纤维陶瓷膜，其纯水通量为 2.33 m /(m ·h·MPa)，抗弯
强度为 134.5 MPa。
关键词：氧化钇稳定氧化锆；中空纤维陶瓷膜；相转化法；纯水通量；抗弯强度；水处理技术
中图分类号：TQ028 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 11-2332-05

Preparation of yttria-stabilized zirconia ceramic hollow

fiber membrane by phase inversion method

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LIU Jiajie , HUANG Xiaorong , SUI Yi
（1. School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640,
Guangdong, China; 2. Guangzhou Pureeasy Hi-Tech Co., Ltd., Guangzhou 510663, Guangdong, China）

Abstract: Using yttria-stabilized zirconia (YSZ), polysulfone (PSF) and 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP)
as raw materials, YSZ hollow fiber membrane was prepared by a combined phase inversion/sintering
method. The effects of YSZ content and sintering temperature on the microstructure and properties of the
YSZ hollow fiber membrane were investigated. The results showed an asymmetric structure of YSZ hollow
fiber membrane contained finger-like structure and sponge-like structure. YSZ content affected the ratio of
finger-like structure and sponge-like structure, and sintering caused densification of microstructure. Under
the conditions of m(YSZ)∶m(PSF)∶m(NMP)=5.0∶1∶4, sintering temperature of 1200 ℃, the prepared
YSZ hollow fiber membrane exhibited excellent performance, and the pure water flux was
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2.33 m /(m ·h·MPa) and the bending strength was 134.5 MPa.
Key words: yttria-stabilized zirconia; ceramic hollow fiber membrane; phase inversion method; pure water
flux; bending strength; water treatment technology

中空纤维陶瓷膜除了具有一般陶瓷膜本身所拥 （YSZ）膜是较为常见的一种陶瓷膜。相对于需要
有的耐高温、耐腐蚀、机械强度较高等特点外，还 高烧结温度（1500~1600 ℃）的 Al 2 O 3 陶瓷膜 [7-8] ，
[1]
具有装填密度高、可自身支撑、易于放大 等优点， YSZ 陶瓷膜能在较低的烧结温度下表现出更好的力
不仅可以直接用作微滤膜，也可作为支撑体制备复 学性能，有利于降低能耗，并且可作为稳定的支撑
[2]
[9]
合膜 。这些优异的性能使得中空纤维陶瓷膜适用 体带来更多的潜在应用。欧阳瑞丰等 在 1400 ℃保
[3]
[5]
[4]
于水体处理 、气体分离 、膜反应器 、燃料电池 [6] 温 3 h 烧结得到 YSZ 中空纤维陶瓷膜，其纯水通量和
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等领域。 抗弯强度分别达到 9.35 m /(m ·h·MPa)和 113.9 MPa。
在各种中空纤维陶瓷膜中，氧化钇稳定氧化锆 但由于受到加热元件、保温材料、热电偶等因素的

收稿日期：2020-06-03; 定用日期：2020-08-03; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200471
作者简介：刘嘉杰（1994—），男，硕士生。联系人：黄肖容（1966—）女，博士，副教授，E-mail：cerhuang@scut.edu.cn。