陶瓷膜过滤技术简介

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出处:互联网添加时间:2006-08-08

膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜（厚度从几微米、几十微米至几百微米之间），在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离新方法。这种膜必须具有使某些物质通过、某些物质不能通过的特性。根据膜皮层空隙大小膜可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透等。

可分离固态微粒的三级膜分离过程

膜分离技术与传统的分离技术（如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等）相比，具有以下特点：

t 分离效率高，能耗（功耗）低，大多数膜分离无“相”变

t 常温操作，适用于对热过敏物质的处理

t 运行可靠，操作简便，从开动到得到产品的时间很短

t 设备体积较小，可直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生产线进行大的改动

t 处理能力和处理规模可在很大范围内变化，而其效率、设备单价、运行费用等都变化不大

膜分离技术的核心是分离膜，分离膜性能的每一重大改进都能使其应用范围扩大，经济效益提高。

陶瓷膜技术

陶瓷膜是无机膜中最主要的一种。无机膜的研究和应用始于20世纪40年代，主要用于工业规模的气体混合物分级分离。后来由于无机膜超滤和微滤技术的创立，使得无机膜技术得到进一步发展，出现了多种商品无机滤膜，并在水质处理、乳制品、饮料等工业中部分取代了有机高聚物膜。
溶胶-凝胶技术的出现，研制出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜，孔径可达30nm以下，空隙率超过50%，这种膜达到了气体分离的等级，成为有机高聚物膜的有力竞争对手。

　 陶瓷膜的优点

t 热稳定性好，适用于高温、高压体系；

t 化学稳定性好，耐酸、碱及有机溶剂，PH值适用范围宽；

t 抗微生物能力强，与一般的微生物不发生生化及化学反应；

t 机械强度大；

t 易再生，使用寿命长；

t 清洁状态好。本身无毒，不会使被分离体系受到污染；

t 孔径分布率窄，分离精度高。
　

陶瓷膜元件构型及材料

陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔径50nm～15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法制作而成的非对称复合膜。用于分离的陶瓷膜的结构常为三明治式的：支撑层（又称载体层）、中间层（又称过渡层）、膜层（又称分离层）。其中支撑层的孔径一般为1~20μm，孔隙率为30%~65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约20~60μm，孔隙率为30%~40%；膜层孔径从4nm到10μm，厚度大约为3~10μm；孔隙率为40%~55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的分布。

目前工业无机陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2~50nm）等。进行分离时，在外力的作用下，小分子物质透过膜，大分子物质被膜截流，从而达到分离、浓缩、提纯、去杂、除菌之目的。

常用的多孔陶瓷膜材料有Al2O3、ZrO2、Si O2和TiO2、SiC及云母膜等。多孔陶瓷膜代表了无机膜的发展方向，是当前最重要的一类无机膜材料。