[科普中国]-无机陶瓷膜

无机陶瓷膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能透过，而将其它物质分离出来。膜分离技术以其高效、节能、环保和分子级过滤等特性，已广泛地应用于医药、水处理、化工、电子、食品加工等领域，成为本世纪分离科学中最重要技术之一，被公认为21世纪最重大产业技术之一的膜技术，是一种新兴的绿色工业科技。

简介无机陶瓷膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能透过，而将其它物质分离出来。膜分离技术以其高效、节能、环保和分子级过滤等特性，已广泛地应用于医药、水处理、化工、电子、食品加工等领域，成为本世纪分离科学中最重要技术之一，被公认为21世纪最重大产业技术之一的膜技术，是一种新兴的绿色工业科技。

建立于无机材料科学基础上的无机陶瓷膜具有聚合物分离膜所无法比拟的一些优点：耐高温，可实现在线消毒；化学稳定性好，能抗微生物降解。对于有机溶剂、腐蚀气体和微生物侵蚀表现良好的稳定性。机械强度高，耐高压，有良好的耐磨、耐冲刷性能；孔径分布窄，分离性能好，渗透量大，可反复清洗再生，使用寿命长1。

工业废水传统工艺的弊端①设备占地面积大；

②适用于低浓度低难度废水；

③运行可靠性不佳；

④操作复杂，受给水条件影响较大；

⑤出水只能排放，无法综合利用；

陶瓷膜分离技术可单独或与其它处理方法结合应用于以各种分离为目的的领域中。

含油废水的处理：冷轧乳化液废水、金属脱脂液、切削液、焦化废水、碱炼洗涤废水处理，电泳漆废水处理等；

含金属离子废水处理：各种电镀废水，含锌含铬含铜废水处理等；

酸碱废水：清洗液处理、酸洗液、碱洗液的回收和浓缩；

含颗粒废水的处理：钛白粉洗涤液、催化剂颗粒回收、超细粉洗涤液中回收超细粉粒子等；

其他废水处理：染料废水、食品加工废水的回收利用1。

在工业废水陶瓷膜处理工艺应用领域1.钛白废水处理；

2.印钞擦版废水处理；

3.钢铁厂冷轧薄板生产线含油废水处理；

4.油脂厂碱炼洗涤废水处理；

5.机械加工厂脱脂液、金属切削液废水处理；

6.电镀废水处理；

7.含贵重材料粒子的回收；

8.汽车行业涂装废水、脱膜剂、金属切削液废水处理。

超通量陶瓷膜陶瓷膜也称GT膜，是以无机陶瓷原料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体颗粒、液体液滴)被膜截留从而达到固液分离、浓缩和纯化之目的。

在膜科学技术领域开发应用较早的是有机膜，这种膜容易制备、容易成型、性能良好、价格便宜，已成为应用最广泛的微滤膜类型。但随着膜分离技术及其应用的发展，对膜的使用条件提出了越来越高的要求，需要研制开发出极端条件膜固液分离系统，和有机膜相比，无机陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度高，可反向冲洗、抗微生物能力强、可清洗性强、孔径分布窄，渗透量大，膜通量高、分离性能好和使用寿命长等特点。

无机陶瓷膜在水处理中应用最大的障碍主要有二个方面，其一是制造过程复杂，成本高，价格昂贵；其二是膜通量问题，只有克服膜污染并提高膜的过滤通量，才能真正推广应用到水处理的各个领域。

美国西雅图环境科技公司研发的涤饵DEAR无机陶瓷膜系统，是在普通陶瓷膜研究的基础上，通过高科技改造，减少膜污染，大大提高膜通量，有效克服了无机陶瓷膜在水处理中应用的主要问题，使无机陶瓷膜应用于水处理成为可能。

特点(1) 独有的双层膜结构：涤饵DEAR无机陶瓷膜系统在在膜过滤层表面，通过溶胶一凝胶法制备TiO2溶胶，采用浸渍提拉法在陶瓷膜上涂敷纳米TiO2光催化材料，使陶瓷膜表面具有“自洁”功能，减缓有机在膜表面积累和堵塞，一方面降低膜污染，另一方面提高陶瓷膜管强度和膜过滤通量，提高膜通量稳定性；Al2O3—ZrO2复合膜结构：使膜管机械性能更加优良，由于材料本身的性能缺陷或制备过程中存在的一些实际问题，单一无机膜材料一般不能满足实际需要，因此无机负载复合分离膜的研制得到迅速发展，涤饵DEAR无机陶瓷膜采用整体复合技术，通过溶胶凝胶法，制备Al2O3—ZrO2复合膜，由于含ZrO2材料与Al2O3、SiO2和TiO2等材料相比具有更好的机械强度、化学耐久性和抗碱侵蚀等特性，无机陶瓷膜具有更强的机械强度和热稳定性，而且复合膜的孔径分布窄，呈单峰。

(2) 可实现在线反冲，膜通量稳定：由于复合陶瓷膜独特结构和机械性能，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。涤饵DEAR无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10-100倍，是普通多孔陶瓷膜的50-10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。

主要技术参数1.膜层厚度：50—60μm，膜孔径0.01-0.5μm；

2.气孔率：44—46%；

3.过滤压力：0.15 Mpa，反冲压力：0.7 Mpa以下；

4.膜材质：双层膜，外膜TiO2；

5.内膜Al2O3—ZrO2复合膜1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学