[01623915]超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜研制及其在海水淡化中的应用

（1）任务来源：《超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜研制及其在海水淡化中的应用》项目是2007年河北省科学技术研究与发展计划指导项目，项目编号：07215109。（2）应用领域和技术原理：1、应用领域：该项目以微孔陶瓷Al_2O_3作为基底材料，采用溶胶-凝胶成膜技术，在Al_2O_3表面形成钇稳定的氧化锆薄膜，合成出复合陶瓷超滤膜用于海水淡化预处理应用研究，目的在于改进淡化工艺降低运行成本，促进海水淡化技术推广；2、技术原理：海水淡化是解决淡水资源紧张的一种有效途径。由于海水中的固体悬浮物、胶体、菌类和藻类以及硬度、总固溶物等杂质的含量均较高，海水在进入反渗透淡化装置之前必须经过预处理。传统的淡化预处理技术工艺烦琐、流程长，采用的多介质过滤器和筒式过滤器并不能完全去除胶体和悬浮物质，出水水质随潮汐变化而波动；超滤膜更适合作反渗透海水淡化预处理。原海水经超滤过滤后出水水质稳定，污染指数（SDI）和浊度均能很好满足反渗透进水要求，提高了反渗透膜有效利用率，淡化水成本有效降低。（3）性能指标：合成的超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3陶瓷复合膜孔径分布窄，具有良好的分离性能。超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜进行海水淡化预处理实验，出水指标：浊度＜0.2NTU，SDI＜1，高于国家GB/T19249-2003反渗透膜进水水质标准。（4）与国内同类技术比较结合超声作用，采用溶胶-凝胶成膜技术，在微孔Al_2O_3表面陶瓷形成钇稳定的氧化锆薄膜，合成出复合陶瓷超滤膜用于海水淡化预处理应用研究。查新结果表明，国内外均未发现有与该课题综合技术特征完全相同的研究报道。（5）成果的创造性、先进性：以微孔陶瓷Al_2O_3作为基底材料，采用溶胶合成技术、结合超声作用，直接合成Y_2O_3-ZrO_2胶体，再提拉成膜的溶胶-凝胶技术，在Al_2O_3表面形成钇稳定的氧化锆薄膜，合成出孔径分布窄的Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合陶瓷超滤膜，用于海水淡化预处理应用研究。出水指标：浊度＜0.2NTU，SDI＜1，高于国家GB/T19249-2003反渗透膜进水水质标准。（6）作用意义：超滤技术目前发展非常迅速，商业超滤膜大部分属于有机膜。由于有机膜在机械强度、耐腐蚀、耐污染、耐氧化等方面性能较差，远不如无机陶瓷膜在这些方面性能优越，使得超滤有机膜运行成本相对较高。因此，尽管无机膜所市场比例很小，但年增长速度却远高于有机膜。溶胶-凝胶法合成陶瓷复合膜是开发复合陶瓷超滤膜很有竞争力的技术。因此，开发复合陶瓷超滤膜用于反渗透海水淡化预处理，进一步降低淡化成本具有非常重要的实际意义。推广应用前景与措施（1）推广应用的前景：淡水资源短缺正制约着国民经济的快速发展，尤其是沿海经济发达地区，淡水资源的供需矛盾十分突出，淡水资源危机已严重影响人民生活和经济发展，已成为经济可持续发展的瓶颈。我省沿海城市水资源的问题也相当突出，特别是唐山市曹妃甸开发区的开发与建设，必将加剧我省淡水资源短缺的矛盾。面对沿海城市淡水资源的紧缺局面，开发利用海水代替淡水作为工业用水和民用水，是解决我国沿海城市和地区淡水资源危机问题的重要途径之一。因此，新型超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜技术在海水淡化方面的应用前景广阔。（2）推广应用的措施：河北省特别是唐山市具有高度发达的陶瓷工业，通过校企联合完全有能力开发出工业规模的超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜。该课题的工作已经结束，带来的是更新更深入的问题。课题在实验室条件合成出了新型超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜并对海水淡化进行了预处理应用研究，对于大规模的超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜合成，以及工业化规模的海水淡化预处理研究从以下几个方面进行：1．在多孔Al_2O_3膜管大面积涂敷Y_2O_3-ZrO_2薄膜，如何实现均匀成膜。2．进行超滤Y_2O_3-ZrO_2/Al_2O_3复合膜海水淡化预处理膜组件结构优化设计。