编号：FTJS107365
篇名： 聚碳硅烷诱导的复合陶瓷膜的制备及其油水分离研究
作者： 张迪1；贾海琦1；朱家明1；张昭乾1；李星2；刘怀珠3；廖明佳2；龚耿浩1
关键词： 陶瓷膜; 聚碳硅烷; 油水分离; 相转化/烧结;
机构：1.天津工业大学材料科学与工程学院先进分离膜材料全国重点实验室2.重庆化工职业学院化学工程学院3.冀东油田唐山冀油瑞丰化工有限公司
摘要： 针对传统陶瓷膜制备工艺复杂、能耗高、分离性能受限等关键问题，本研究提出一种基于聚碳硅烷（PCS）衍生陶瓷与相转化-烧结工艺协同优化的复合陶瓷膜制备策略。以聚砜（PSf）为聚合物基质，氧化铝（Al?O?）为基体材料，PCS为陶瓷前驱体，通过优化N-甲基-2-吡咯烷酮/四氢呋喃（NMP/THF）混合溶剂体系，构建铸膜液。在1450 oC烧结过程中，PCS热解生成的二氧化硅（SiO?）与Al?O?原位反应形成莫来石（3Al?O?·2SiO?）晶相，该晶相显著改善了膜材料的微观结构和力学性能。本研究系统探究了溶剂配比及凝固浴组成对膜性能的影响。研究表明，在不同凝固浴条件下制备的复合陶瓷膜具有以下显著优势：具有多孔结构特征；高孔隙率（52%-73%）与优异抗压强度（18.5-38.2 MPa）以及孔径可调控（90-320 nm）；在处理1000 mg/L油水乳液时，展现出卓越的分离性能(渗透率13240-20540 L﹒m2﹒h/MPa，除油率98.1%-99.4%)；具有突出的抗污染性能，经简易化学清洗即可实现90%的通量恢复率。相较于纯Al?O?膜，该复合膜在孔隙率提升54%的同时，抗压强度仍提高37%，成功突破了传统陶瓷膜“高孔隙率与高强度难以兼得”的技术瓶颈。