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多孔陶瓷膜截留性能与膜孔径关系的研究

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本文以无机陶瓷微滤和超滤膜性能的基础研究为背景，具体针对膜孔径与膜截留性能之间的关系这一问题，开展有关研究工作，以期达到能通过测定膜的孔径和孔径分布来初步预测膜对一定过滤体系截留性能的目的。 关系的建立首先面临的重要问题是如何准确的测定膜的孔径及孔径分布。本文首先搭建了改进的液-液排除孔径分布测定装置，用平流泵的“流量”控制来代替氮气压力源的“压力”控制，通过调节平流泵流量的大小来改变膜两侧的压力差，平流泵的最小可调流量为0.1ml/min（1.7×10-9m3/s），克服了实验过程中准确测定小的流量（~10-9m3/s）的困难, 改进后的装置操作非常简便、快捷。 为了验证液-液排除法测定孔径及孔径分布的准确性和可靠性，实验测定了孔径精确的聚碳酸脂膜的孔径和孔径分布，然后又将气体泡压法和液-液排除法测得的无机陶瓷膜的孔径及孔径分布作了比较。同时也对该方法的重复性作了考察，实验结果表明，用该方法测定无机陶瓷膜孔径和孔径分布时，重复性很好。在验证了方法的准确性和可靠性之后，用该方法分别测定了五种不同孔径的无机陶瓷膜。 为了建立膜孔径与其截留性能之间的关系，本文用溶质截留法表征了五种不同孔径无机陶瓷膜对一系列不同分子量葡聚糖的截留性能。实验结果显示，溶质截留法测得的膜的孔径分布接近对数正态分布。然后通过使用对数正态概率坐标和正态概率坐标分别证明了溶质截留法测得的膜的孔径分布符合对数正态分布函数，液-液排除法测得的膜的孔径分布符合正态分布函数。 在液-液排除法和溶质截留法所测得的实验数据的基础上，用数学拟合的方法在溶质截留法测得的平均孔径（分子直径）和液-液排除法测得的平均孔径之间初步建立了一定量的指数关系表达式，同时也建立了两种方法测得的标准偏差之间的数学关系表达式，从而初步建立起了能够预测无机陶瓷膜截留性的数学关系模型。最后用TiO2超滤膜对关系模型进行了验证，实验结果表明模型的预测性较好。

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