分离膜的制备及研究发展

阳极氧化法微孔氧化铝分离膜的研制，先前多采用阳极氧化法，近十多年来这种工艺得到了不断完善，其制备方法是以高纯度金属箔为阳极，在酸性电解质溶液中进行阳极氧化。阳极氧化法制备的膜包含两个区域，一个是大面积的微孔层，另一个是屏障层。屏障层具有一定的毗连，实际起着支撑作用，阳极氧化法制备的膜呈很规则的直孔，孔径均匀，形成六角形微孔网络。
溶胶凝胶法以金属醇盐及其化合物为原料，在一定介质和催化剂存在的条件下，进行水解-缩聚反应，使溶液由溶胶变成凝胶，再经干燥、热处理而得到合成材料的方法称为溶胶-凝胶法。目前，该法已成为氧化铝分离膜的主要制备方法，它不仅操作方便、设备简单，更重要的是孔径分布狭窄，孔径大小可通过调节溶胶和热处理过程来控制，分离效率高。适用超滤和气体分离，另外，溶胶-凝胶法的成膜工艺的多样性如浸涂、喷雾等，有利于适应不同膜厚度的需要。
水解过程溶胶的制备为通过醇盐的水解可以生成两种不同的溶胶，一种是醇盐*水解，形成沉淀后经胶化得到的胶体溶液。另一种是醇盐在一定控制条件下不生成沉淀而形成大分子溶液。这两种溶胶的性质不同，其水解过程相当复杂。随酸度增加，氧化铝分离膜的孔径和空隙率变大。由此可见胶溶剂种类和用量对膜的结构特性有明显影响。
成膜方式目前大多采用粒子溶胶制凝胶膜橡塑管。当多孔载体于溶胶接触时，由于毛细管力的作用，溶胶中的液相进入载体的孔隙中，而溶胶中的固相粒子被留在载体表面逐渐富集形成凝胶膜。根据一些理论模型，凝胶膜的厚度与浸渍时间的平方根成正比，膜的沉积速度随溶胶浓度的增加而增加，随载体孔径的增加而减少。干燥条件溶胶与凝胶干燥过程温度和湿度、蒸汽压力差也是影响膜微观结构变化的主要条件。一般认为胶体在干燥过程中好似毛细管收缩力起作用，而外部蒸气压是一个驱动力，所以要控制一定的温度与湿度，使微观变化缓慢进行。煅烧过程煅烧过程也是膜产生微观变化的时刻。因为溶胶是很小的晶粒，当经干燥转为凝聚有所凝聚，而升温煅烧微观结构变化更突出，缓慢升温可以使范围微观结构变化zui小。
作为新型的分离膜材料，氧化铝膜在很短的时间内得到迅速发展，其优于有机膜的性能已被众多的研究者和使用者所认识。它的开发生产正稳步向前，特别是膜的制备方面已经积累了许多成果。尽管氧化铝膜的地位已经确立，还有许多研究工作有待进一步开展，比如其用于气体分离的研究还局限于膜的制备、分离性能的表征及传递机理等，有关膜设计的优化和改性，使膜不但具有微孔性而且具有吸附性或催化性方面的研究报道不很多。同时，今后有待深入研究和探讨的问题的确很多，如制膜技术的进一步完善；实验数据的可比性，气体传递机理的动力学研究；高温下气体分离过程的研究等等。氧化铝膜的脆性和成本也是其发展的不利因素。