陶瓷膜過濾技術簡介

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出處:互聯網添加時間:2006-08-08

膜分離是利用一張特殊制造的、具有選擇透過性能的薄膜（厚度從幾微米、幾十微米至幾百微米之間），在外力推動下對混合物進行分離、提純、濃縮的一種分離新方法。這種膜必須具有使某些物質通過、某些物質不能通過的特性。根據膜皮層空隙大小膜可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透等。

可分離固態微粒的三級膜分離過程

膜分離技術與傳統的分離技術（如蒸餾、吸附、吸收、萃取、深冷分離等）相比，具有以下特點︰

t 分離效率高，能耗（功耗）低，大多數膜分離無“相”變

t 常溫操作，適用于對熱過敏物質的處理

t 運行可靠，操作簡便，從開動到得到產品的時間很短

t 設備體積較小，可直接插入已有的生產工藝流程，不需要對生產線進行大的改動

t 處理能力和處理規模可在很大範圍內變化，而其效率、設備單價、運行費用等都變化不大

膜分離技術的核心是分離膜，分離膜性能的每一重大改進都能使其應用範圍擴大，經濟效益提高。

陶瓷膜技術

陶瓷膜是無機膜中最主要的一種。無機膜的研究和應用始于20世紀40年代，主要用于工業規模的氣體混合物分級分離。後來由于無機膜超濾和微濾技術的創立，使得無機膜技術得到進一步發展，出現了多種商品無機濾膜，並在水質處理、乳制品、飲料等工業中部分取代了有機高聚物膜。
溶膠-凝膠技術的出現，研制出具有多層不對稱結構的微孔陶瓷膜，孔徑可達30nm以下，空隙率超過50%，這種膜達到了氣體分離的等級，成為有機高聚物膜的有力競爭對手。

　 陶瓷膜的優點

t 熱穩定性好，適用于高溫、高壓體系；

t 化學穩定性好，耐酸、堿及有機溶劑，PH值適用範圍寬；

t 抗微生物能力強，與一般的微生物不發生生化及化學反應；

t 機械強度大；

t 易再生，使用壽命長；

t 清潔狀態好。本身無毒，不會使被分離體系受到污染；

t 孔徑分布率窄，分離精度高。
　

陶瓷膜元件構型及材料

陶瓷膜是由孔隙率30%∼50%、孔徑50nm∼15μm的陶瓷載體，采用溶膠-凝膠法制作而成的非對稱復合膜。用于分離的陶瓷膜的結構常為三明治式的︰支撐層（又稱載體層）、中間層（又稱過渡層）、膜層（又稱分離層）。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm，孔隙率為30%~65%，其作用是增加膜的機械強度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約20~60μm，孔隙率為30%~40%；膜層孔徑從4nm到10μm，厚度大約為3~10μm；孔隙率為40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的分布。

目前工業無機陶瓷膜根據孔徑可分為微濾（孔徑大于50nm）、超濾（孔徑2~50nm）等。進行分離時，在外力的作用下，小分子物質透過膜，大分子物質被膜截流，從而達到分離、濃縮、提純、去雜、除菌之目的。

常用的多孔陶瓷膜材料有Al2O3、ZrO2、Si O2和TiO2、SiC及雲母膜等。多孔陶瓷膜代表了無機膜的發展方向，是當前最重要的一類無機膜材料。