無機(jī)陶瓷膜發(fā)展過程
無機(jī)膜的發(fā)展始于本世紀(jì)四十年代,至今已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)階段。
無機(jī)膜是固態(tài)膜的一種,它是由無機(jī)材料,如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、
沸石、無機(jī)高分子材料等制成的半透膜。
(1) 化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑;
(2) 機(jī)械強(qiáng)度大,擔(dān)載無機(jī)膜可承受幾十個(gè)大氣壓的外壓,并可反向沖洗;
(3) 抗微生物能力強(qiáng),不與微生物發(fā)生作用,可以在生物工程及醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用;
(4) 耐高溫,一般均可以在400℃下操作,可達(dá)800℃以上;
(5) 孔徑分布窄,分離效率高。
無機(jī)膜的不足之外在于造價(jià)校高,不耐強(qiáng)堿,并且無機(jī)材料脆性大,彈性小,給膜的成型加工及組件裝備帶來一定的困難。
1973 年石油危機(jī)以后,世界各國加快了核能和平應(yīng)用的步伐,采用陶瓷膜富集256UF6的工業(yè)化受到重視,歐洲國家(比利時(shí),法國,意大利和西班牙)聯(lián)合在法國建立了大型氣體擴(kuò)散分離工廠,可為90 座90 兆瓦的核反應(yīng)堆提供濃縮鈾,膜面積達(dá)四百萬平方米,于八十年代初建成。
隨著激光技術(shù)的出現(xiàn),采用無機(jī)膜富集鈾已不再具備技術(shù)上的優(yōu)勢,逐漸退出了這一領(lǐng)域的竟?fàn)?,失去核工業(yè)市場后的陶瓷膜生產(chǎn)廠家急于尋找新的市場,這時(shí)聚合物分離膜已經(jīng)工業(yè)化,并且在許多領(lǐng)域中獲得了日益廣泛的應(yīng)用,但使用中亦發(fā)現(xiàn)這種由高分子材料制成的分離膜具有熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低、膜污染嚴(yán)重等缺陷,對于比較復(fù)雜的體系難以獲得滿意的結(jié)果,這就為無機(jī)分離膜的發(fā)展提供了好的機(jī)會。無機(jī)分離膜進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域是七十年代末,因此可以認(rèn)為無機(jī)膜發(fā)展的第二階段是在八十年代,這期間主要是發(fā)展工業(yè)用的無機(jī)微濾膜和無機(jī)超濾膜。
無機(jī)陶瓷膜的應(yīng)用
無機(jī)膜的工業(yè)應(yīng)用首先是在法國的奶業(yè)、葡萄酒業(yè)獲得成功,逐漸滲透到食品工業(yè)、環(huán)境工程、生物化工、高溫氣體除塵、電子行業(yè)氣體凈化等領(lǐng)域,其銷售額1986 年為2000萬美元,1991 年達(dá)6600 萬美元,1992 年超過1 億美元,預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末,其市場銷售額將達(dá)4~5 億美元。由于無機(jī)膜的**性能和無材料科學(xué)的發(fā)展,無機(jī)膜的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大,將無機(jī)膜與催化反應(yīng)過程相結(jié)合而構(gòu)成膜催化反應(yīng)過程被認(rèn)為是催化學(xué)科的未來三大發(fā)展方向之一,將對傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、生物化工等領(lǐng)域引起變革性的變化,因此世界各國都對無機(jī)膜的研究及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)予以很大的重視。進(jìn)入九十年代以來,無機(jī)膜的發(fā)展進(jìn)入第三階段,在無機(jī)超濾膜工業(yè)化的基礎(chǔ)上,新型膜材料、新的制膜手段日益得到發(fā)展。我國無機(jī)膜的研究始于八十年代末,通過國家自然科學(xué)基金以及各部委的支持,已經(jīng)能在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制備出無機(jī)微濾膜和超濾膜以及高通量的金屬鈀膜,反應(yīng)用膜以及微孔膜也正在開發(fā)中。進(jìn)入九十年代,國家科委對無機(jī)陶瓷膜的工業(yè)化技術(shù)組織了科技攻關(guān),推進(jìn)了陶瓷微濾膜的工業(yè)化進(jìn)程。目前我國已初步實(shí)現(xiàn)了管式多通道陶瓷微濾膜的工業(yè)化生產(chǎn),并在相關(guān)的工業(yè)過程中獲得成功的應(yīng)用。但就目前狀況而言,在支撐體生產(chǎn)、工業(yè)膜設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)上與世界**水平尚有較大的差距。