中國粉體網(wǎng)訊 所謂隔行如隔山，可能生活中還有很多人對(duì)陶瓷的認(rèn)識(shí)還停留在自家的馬桶上，頂多再聯(lián)想到淡雅的青花瓷來個(gè)雅俗共賞。然而，迄今為止，隨著先進(jìn)陶瓷的興起，陶瓷已經(jīng)演繹了很多種新角色，比如：陶瓷刀、防彈衣、汽車部件、核武器（核反應(yīng)堆控制棒），甚至還會(huì)飛到天上去（飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)）…..并且還會(huì)繼續(xù)扮演很多未知的角色。
接下來介紹的這項(xiàng)技術(shù)-陶瓷膜分離技術(shù)就是一項(xiàng)意義非凡的先進(jìn)技術(shù)，尤其是對(duì)起步較晚，卻走在世界前列的中國來說，需要更大的投入來促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
概念及其原理
陶瓷膜又稱無機(jī)陶瓷膜，是以無機(jī)陶瓷材料（氧化鋁、氧化鋯等）及稀土材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。
管式陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體）被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。
管式陶瓷膜(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
平板陶瓷膜板面密布微孔，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)，滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，膜為過濾介質(zhì)，在一定壓力作用下，當(dāng)料液流過膜表面時(shí)，只允許水、無機(jī)鹽、小分子物質(zhì)透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質(zhì)通過。
平板陶瓷膜(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
看完以上對(duì)陶瓷膜的介紹，你會(huì)不會(huì)冒出一句“這不就是個(gè)篩子或是濾網(wǎng)嗎”
你想的還是太單純了，其實(shí)，隨著研究的不斷深入，陶瓷膜不僅用以分離液體和固體，甚至可以用來分離氣體，成為一種新氣體分離技術(shù)。美國早在上個(gè)世紀(jì)就用陶瓷膜制備出了高純氧氣（99.9999%），這個(gè)不是簡(jiǎn)單地物理篩分，而是和電化學(xué)作用相結(jié)合的結(jié)果。央視《走近科學(xué)》欄目曾對(duì)這種分離技術(shù)進(jìn)行了專題報(bào)道。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國外陶瓷膜的研究始于上世紀(jì)40年代，起初由軍方掌握，屬于軍轉(zhuǎn)民用產(chǎn)品，其制備技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，在上個(gè)世紀(jì)80年代，美國、日本、德國和法國相繼出現(xiàn)商品化的陶瓷膜生產(chǎn)企業(yè)。像林德氣體公司運(yùn)用陶瓷膜分離氣體的技術(shù)都已經(jīng)非常成熟。美國甚至都已經(jīng)將其運(yùn)用到戰(zhàn)場(chǎng)和太空中了。
“九五”期間，在國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，國家“863計(jì)劃”，國家自然科學(xué)基金的大力支持下，以徐南平院士為首的科研小組展開了對(duì)陶瓷膜技術(shù)的研究，成為了中國陶瓷膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的探索者。他從零開始，艱苦創(chuàng)業(yè)，開展了陶瓷膜工業(yè)生產(chǎn)、人才培養(yǎng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定和推廣應(yīng)用工作，經(jīng)過十幾年的努力，終于在中國形成了能夠與國際先進(jìn)技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)的陶瓷膜應(yīng)用技術(shù)。
徐南平院士（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
他們自主開發(fā)的陶瓷膜裝備能夠在化學(xué)反應(yīng)存在的極端環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)無清洗狀況下3個(gè)月以上的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，這被認(rèn)為是中國陶瓷膜裝備能夠在連續(xù)放大工業(yè)中應(yīng)用的保證。
此外，由于行業(yè)技術(shù)門檻較高，國內(nèi)能夠生產(chǎn)無機(jī)陶瓷膜及成套裝備的企業(yè)數(shù)量很少，具備規(guī)�；a(chǎn)能力且產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定的企業(yè)更是十分稀少，導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)產(chǎn)能和市場(chǎng)份額都集中在少數(shù)公司中。然而由于陶瓷膜作為一個(gè)新興產(chǎn)品在我國的發(fā)展時(shí)間還比較短，所以下游應(yīng)用的普及率還有待進(jìn)一步提升。而且根據(jù)陶瓷膜的技術(shù)性能，還有很多領(lǐng)域等待開發(fā)，未來市場(chǎng)的潛在空間還很大
陶瓷膜的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1、耐酸、耐堿、耐高溫、耐有機(jī)溶劑。
2、化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度大。
3、可反向沖洗。
4、孔徑分布窄，分離時(shí)無需相變，分離效率高。
缺點(diǎn)：
1、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，燒結(jié)后產(chǎn)品性能差異化大。
2、價(jià)格較高，一般是有機(jī)膜價(jià)格的數(shù)倍。
3、產(chǎn)品脆性大。
制備方法簡(jiǎn)述
目前制備陶瓷膜的方法主要有溶膠/凝膠法、粒子燒結(jié)法、陽極氧化法，此外，制備陶瓷膜的方法還有很多，像流延法、原位合成法、原位制粒法等。
陶瓷膜的應(yīng)用
1、廢水處理
陶瓷膜可以在苛刻的條件下進(jìn)行長期穩(wěn)定的分離操作，特別適合工業(yè)廢水處理。目前陶瓷膜主要用于含油廢水、化工及石化廢水、造紙和紡織廢水、生活污水及放射性廢水的處理。
2、除菌過濾
陶瓷膜在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要是解決食品的質(zhì)量問題。陶瓷膜用于牛奶、果酒、果汁、飲料、白酒、啤酒、飲用水等的除菌過濾，效果十分顯著，其特別之處在于可以采用蒸氣對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行消毒，使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，對(duì)推動(dòng)食品方面。
3、氣體分離
采用獨(dú)特的工藝和方法（涉及到電化學(xué)領(lǐng)域，對(duì)原料及工藝要求非常高），用陶瓷膜分離技術(shù)可以從空氣中制得超高純度的氧氣、氫氣等氣體，且相比于變壓吸附法，此方法分離氣體更加徹底，純度更高。
4、燃料電池
在固態(tài)燃料電池中，將陶瓷膜用作電解質(zhì)，可以降低電池內(nèi)阻，提高功率輸出，從而在不需要高溫的條件實(shí)現(xiàn)了中溫化，操作溫度降到500～700℃。這種新型燃料電池繼承了高溫固體氧化物燃料電池的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)降低了成本。
5、海水淡化
由于陶瓷膜具有孔徑分布窄，孔隙率高，穩(wěn)定性高，而且單位膜面積處理量高，產(chǎn)水能力大，可以在海水中長期運(yùn)行，可以做海水預(yù)處理。
6、航空航天
作為一種氣體分離技術(shù)，可以應(yīng)用到航空制氧及發(fā)電裝備。
參考資料：
[1]胡興軍.陶瓷膜的開發(fā)現(xiàn)狀及其發(fā)展前景.佛山陶瓷
[2]庚晉等.陶瓷膜技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀.現(xiàn)代技術(shù)陶瓷
[3]吳佶.陶瓷膜制備研究進(jìn)展
[4]秦偉偉等.陶瓷膜在水處理中的應(yīng)用與發(fā)展.
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