無機(jī)膜應(yīng)用領(lǐng)域備受關(guān)注
發(fā)布時(shí)間：
2023-05-04
無機(jī)膜具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、抗微生物能力強(qiáng)、滲透量大、可清洗性強(qiáng)、孔徑分布窄、分離性能好和使用壽命長等特點(diǎn)，其銷售量占整個(gè)膜市場(chǎng)的10％～20％，并以每年35％的速度增長，目前已在化工與石油化工、食品、生物和醫(yī)藥等領(lǐng)域分離工藝獲得成功應(yīng)用。不僅如此，無機(jī)膜還將在能源、資源、環(huán)境和健康等領(lǐng)域的分離工藝中發(fā)揮重要作用，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
無機(jī)膜具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、抗微生物能力強(qiáng)、滲透量大、可清洗性強(qiáng)、孔徑分布窄、分離性能好和使用壽命長等特點(diǎn)，其銷售量占整個(gè)膜市場(chǎng)的10％～20％，并以每年35％的速度增長，目前已在化工與石油化工、食品、生物和醫(yī)藥等領(lǐng)域分離工藝獲得成功應(yīng)用。不僅如此，無機(jī)膜還將在能源、資源、環(huán)境和健康等領(lǐng)域的分離工藝中發(fā)揮重要作用，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
飲用水凈化：前景廣闊 就人類面臨的水資源而言，無機(jī)膜發(fā)揮著重要的作用。陶瓷微濾膜和陶瓷超濾膜處理地表水制備飲用水已在歐洲應(yīng)用多年，陶瓷膜與吸附集成凈水技術(shù)在我國已應(yīng)用5年，以陶瓷膜為核心的集團(tuán)式凈水器和家用凈水器可以采用加熱的方法進(jìn)行消毒處理，具有廣闊的發(fā)展前景。
廢水處理：膜成本是關(guān)鍵 從材料特點(diǎn)考慮，無機(jī)膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用主要是廢水處理。無機(jī)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。目前無機(jī)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。
無機(jī)陶瓷膜處理廢水必須解決成本問題，一方面必須開發(fā)低價(jià)高性能的膜材料，另一方面需克服膜污染并提高膜的過濾通量，才能真正推廣應(yīng)用到油田回注水等領(lǐng)域。減少污染的方法主要是提高膜面流速、高壓反向沖洗、用各種清洗液對(duì)膜進(jìn)行反復(fù)清洗。此外，一些新的方法也正在開發(fā)中，如在進(jìn)料液中沖入氣體，采用脈沖流動(dòng)，讓膜處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)等，其核心是進(jìn)行傳遞過程研究，實(shí)現(xiàn)過程的強(qiáng)化傳質(zhì)。
食品工業(yè)：提升食品檔次 無機(jī)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。無機(jī)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汽對(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，國外已規(guī)模應(yīng)用．但國內(nèi)的推廣力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。盡管國內(nèi)陶瓷膜最先應(yīng)用的是奶制品的制備，但到目前為止，尚無奶業(yè)公司采用這種技術(shù)。
生物化工：有利于環(huán)境保護(hù) 陶瓷膜在生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究是近期的熱點(diǎn)之一，涉及領(lǐng)域包括細(xì)胞脫除、無菌水生產(chǎn)以及低分子有機(jī)物的澄清和生物膜反應(yīng)器。利用陶瓷膜分離發(fā)酵液中的菌體，不僅可以提高產(chǎn)品得率，降低裝置負(fù)荷，而且極有利于環(huán)境保護(hù)，廢水排放量大大減少。
氣體分離：多孔膜有發(fā)展前景
陶瓷膜在氣體分離中的大規(guī)模應(yīng)用僅有鈾同位素分離一例，然而這一用途也正在被其它方法逐步取代。原因是致密膜通量低、成本高、高溫下不穩(wěn)定，多孔膜存在分離系數(shù)與膜通量的矛盾。近年來開發(fā)的離子電子混合導(dǎo)體致密膜和具有分子篩分功能的多孔膜展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，有可能對(duì)膜法氣體分離領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響。陶瓷膜分離領(lǐng)域中另一個(gè)值得開發(fā)的市場(chǎng)是利用毛細(xì)冷凝機(jī)理進(jìn)行原料氣脫濕，有機(jī)溶劑回收以及強(qiáng)腐蝕性氣體干燥等。
過程工業(yè)產(chǎn)品與原料液凈化：成為技術(shù) 在化工、石油化工等過程工業(yè)中，對(duì)產(chǎn)品和原料液的純度有嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的過濾技術(shù)很難滿足。無機(jī)膜優(yōu)異的材料性能和高精度的分離性能使其成為苛刻條件下精密過濾的技術(shù)。如對(duì)氨基苯酚生產(chǎn)過程中采用貴金屬催化劑，由于催化劑的脫落，不僅增加了催化劑消耗量，而且污染了產(chǎn)品，采用陶瓷膜技術(shù)進(jìn)行處理，產(chǎn)品中金屬含量降至1×10-6以下，完全達(dá)到出口產(chǎn)品的質(zhì)量要求。
滲透汽化技術(shù)：值得重視
滲透汽化過程具有節(jié)能的突出優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)膜在這一領(lǐng)域已獲得成功應(yīng)用。但在一些苛刻的條件（較高溫度和有機(jī)溶劑）下，有機(jī)膜的使用壽命受到影響，采用具有分子篩分效應(yīng)的陶瓷膜進(jìn)行滲透汽化過程的開發(fā)成為研究熱點(diǎn)。根據(jù)目前的研究結(jié)果，陶瓷膜滲透汽化過程具有高通量、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，有著極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和巨大的市場(chǎng)需求，國外已有千噸級(jí)規(guī)模裝置；值得高度重視。
膜催化反應(yīng)：工業(yè)化有難度
將無機(jī)膜與催化反應(yīng)結(jié)合即構(gòu)成了無機(jī)膜催化反應(yīng)。膜催化反應(yīng)最初的成功應(yīng)用是將薄壁鈀膜用于乙烯加氫精制以及加氫選擇性要求特別高的香料、醫(yī)藥行業(yè)。膜與反應(yīng)器的結(jié)合主要有膜是反應(yīng)區(qū)的一個(gè)分離元件和膜本身是催化劑，具有催化活性，或者膜是用催化活性物質(zhì)進(jìn)行處理而具有催化功能兩種方式。
1999年美國能源部提供資金進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)開發(fā)，目的是在本世紀(jì)能將天然氣轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品，與石油相競(jìng)爭(zhēng)。我國“863”計(jì)劃已立項(xiàng)，參與這一高新技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)。現(xiàn)已取得一批階段性成果。這些結(jié)果均表明無機(jī)膜催化技術(shù)確實(shí)具有潛在的應(yīng)用市場(chǎng)，但若工業(yè)化尚有很多難題需解決。首先是低成本、重復(fù)性好的無機(jī)膜的制備；其次是高溫下設(shè)備的密封；再次是穩(wěn)定問題，尤其是高溫結(jié)碳對(duì)膜的污染特別嚴(yán)重；第四是膜催化反應(yīng)過程的模擬技術(shù)。
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