面向超细颗粒悬浮液固液分离的陶瓷膜设计与应用

由南京工业大学徐南平等完成

    该项目研究属化学工程与材料科学相结合的新兴交叉学科－膜技术以及固液分离领域，特别是超细颗粒悬浮液和胶体体系的固液分离。
    膜技术是典型的以材料为基础的单元技术，其研究工作包含材料研究和应用过程研究两个方面，该项目致力于陶瓷膜应用技术的研究，针对具体应用过程进行膜材料的微结构设计与过程的优化集成。
    该项目总体思路是采用陶瓷膜分离替代传统的沉降、离心、板框过滤技术，以提高超细颗粒悬浮液和胶体体系固液分离的处理效率。在具体研究对象上，针对超细粉体生产过程中洗涤与浓缩的技术难题，提出陶瓷膜集成超细粉体生产新工艺，用陶瓷膜过程替代传统分离方法，实现了洗涤、浓缩过程的高度集成，变间歇过程为连续过程，粉体收率达到99%以上。针对化工与石油化工生产过程中超细催化剂回收的共性问题，提出液相陶瓷膜催化反应器的新思路，实现了液相化学反应过程与陶瓷膜分离过程的耦合，为超细催化剂的工业应用提供了切实可行的分离方法。
    为解决超细颗粒悬浮液和胶体体系膜分离中颗粒堵塞的技术难题，提出面向应用过程的陶瓷膜设计新思路，通过建立超细颗粒和胶体体系的陶瓷膜分离功能－微结构定量关系模型，实现面向超细颗粒悬浮液固液分离的陶瓷膜材料微结构的优化设计，从而解决了陶瓷膜过滤过程中膜孔堵塞的关键技术问题，保证了膜过程长期稳定运行，为大规模的工业应用奠定了基础。
    超细颗粒悬浮液和胶体体系的固液分离涉及化工与石油化工、制药、材料、生物技术、环境工程等诸多领域。该项目通过装备成套化和技术集成，实现了规模工业应用，已经推广应用50余套工业装置，取得了良好的经济效益和社会效益，并对相关领域的科技进步起到了促进作用。