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毕业论文课题相关文献综述
一. 课题背景
纳滤(nanofiltration NF)是20世纪80年代末期发展起来的分离过程，是介于反渗透与超滤之间一种以压力为驱动的新型膜分离过程。纳滤膜对二价和多价离子有较高的脱除率，而对单价离子脱除率则相对较低。纳滤膜从材质上可以分为有机膜和无机膜，其中陶瓷纳滤膜由于具有更好的热稳定性和结构稳定性，应用应用于染料脱盐纯化、生化产品精加工、生活和工业用水等领域得。
目前已商品化的纳滤膜品种非常有限，且规模也较小，商品化的陶瓷纳滤膜主要有以下几种：法国Rhodia Orelis公司开发的陶瓷纳滤膜（截留分子量MWCO=1,5KDa）、法国TAMI公司开发的陶瓷纳滤膜（MWCO=1,3,5KDa）、美国Alcoa/SCT开发的陶瓷纳滤膜（MWCO=1-5KDa）。限制其大规模生产的主要因素有支撑体质量上的差异性造成了纳滤膜性能上的差异，同时膜层容易开裂，降低了膜的分离性能。因此，如何对支撑体修复处理制备出无完整开裂的膜层则非常重要。
无机纳米粒子由于具有量子效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应，广泛应用于有机聚合物增韧。B.B.Johnsen等人在环氧树脂中加入20nm的SiO2纳米颗粒，纳米颗粒由于产生应力集中点显著的提高了材料的断裂韧性。徐群华等人用纳米TiO2对不饱和聚酯树脂进行了填充改性，提高了材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。进来魏刚等人才用一定粒径的三氧化二铝纳米颗粒对陶瓷膜支撑体填充预处理，达到修饰支撑体表面及内部孔径的目的，从而提高成膜质量。但是该方法利用大量纳米粒子堵孔，造成膜通量衰减严重，降低了膜的性能。
纳米材料是指材料结构单元的尺度在纳米量级(1-100nm)的新材料，是20世纪八十年代逐渐发展起来的。纳米材料的出现为人们提供了从介观尺度认识物质的新途径，它所表现的独特的物理和化学性能及潜在的应用价值，引起人们的广泛关注。纳米材料的特殊性能主要体现在它的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应与它的特殊光电特性、高磁阻现象、非线形电阻现象及其在高温下仍具有高强、高韧、优良稳定性等特性，这些性能使纳米材料具有非常广阔的应用领域，与现代产业发展，尤其是高新技术产业的发展密切相关。 纳米TiO2晶体和界面组元构成。晶体组元由所有晶粒中的Ti 和O 原子组成,原子严格位于晶格位置上,界面组元由处于各晶粒之间的界面原子组成。无论锐钛型还是金红石型,其Ti - O 键的距离都很小且不等长。锐钛型为1. 937埃和1. 946 埃,金红石型为1. 944 埃和1. 988 埃。Ti - O 的不平衡使其极性很强,表面吸附的水因极化而发生解离,易形成羟基。TiO2颗粒的比表面积越大,表面羟基数量越多。而随处理温度的升高, TiO2的比表面积和表面羟基的量迅速下降。羟基的存在可提高TiO2作为吸附剂及各种载体的极性, 为表面改性提供方便。
要使纳米粒子在有机溶剂中分散，必须增强纳米粒子间的排斥作用能。由于组成相同的TiO2粒子之间总是存在范德华引力，因此只有当粒子间有足够强的斥力足以客服范德华力时，TiO2分散体系才能够稳定存在。为了更加充分地利用纳米TiO2的优良特性，就需要找到合适的分散剂，对纳米TiO2微粒进行改性，即在颗粒表面包覆一层无机物或有机膜，使已经团聚的粒子重新分散，这层膜应具有表面活性剂的性质，促使TiO2能在有机物及水相中呈高分散状态，以实现更广泛的应用。如使用改性纳米TiO2的水性封护剂的技术关键就是解决纳米TiO2在基料中的均匀分散。目前国内外对于TiO2分散的研究主要集中于水溶液中的分散。本实验主要研究改性后TiO2在有机溶剂正丁醇中的分散特性。
1纳米TiO2表面改性方法
纳米TiO2表面改性方法有分两种:第一种是无机表面改性;第二种是有机表面改性。
(1)无机表面改性
无机表面改性用于纳米二氧化钛无机物包膜处理，主要采用液相共沉淀法，即利用无机化合物或金属在纳米二氧化钛表面进行沉积反应，形成表面包覆，然后经洗涤、脱水、干燥、焙烧等工序使包覆层固定在颗粒表面，以达到改善其分散性、降低化学活性、提高耐候性等等。无机表面改性剂使用最多的是铝包膜、硅包膜和铁包膜等。其中三氧化二铝和二氧化硅系列是最基本的组成。三氧化二铝包膜可增加纳米二氧化钛保色性和耐候性。三氧化二铝具有亲油性，有助于二氧化钛在有机介质中分散。Al2O3包膜除了能在TiO2表面形成保护层外，Al2O3还能反射部分紫外线，避免过多吸收紫外线而反应。SiO2包膜能减少TiO2粒子与有机介质隔离，降低接触面积，堵塞TiO2的光活化点，有效地保护TiO2 。SiO2包膜可与Al2O3包膜同时进行，可削弱Al2O3处理的效果，增加耐候性，且可明显降低其吸油值。
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