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無機膜概述

無機膜的發展始于20世紀40年代,至今發展已經歷三個階段。由于無機膜的優異性能和無機材料科學的發展,無機膜的應用領域日益擴大,將無機膜與催化反應過程結合而構成的膜催化反應過程被認為是催化學科的未來三大發展方向之一。因此無機膜的應用成為當前膜技術領域的一個研究開發熱點。

我國的無機膜研究始于20世紀80年代末,通過國家自然科學基金及各部委的支持,我國已能在實驗室制備出無機微濾膜、超濾膜以及金屬鈀膜。進入九十年代,國家科技部對無機陶瓷微濾膜的工業化技術組織了科技攻關,推進了陶瓷微濾膜的工業化進程。2002年第七屆國際無機膜大會在中國召開,標志著我國無機膜的研究與工業化應用已經進到國際領先水平。


無機膜特點

無機膜是由無機材料加工而成,是一種固態膜,以無機材料科學為基礎的無機膜具有聚合物分離膜所無法比擬的優點:

1、孔徑分布窄、分離效率高,過濾效果穩定。

2、化學穩定性好,耐酸、堿、有機溶劑。

3、耐高溫,可用蒸氣反沖再生和高溫消毒滅菌。

4、抗微生物污染能力強,適宜在生物醫藥領域應用。

5、機械強度大,可高壓反沖洗,再生能力強。

6、無溶出物產生,不會產生二次污染,不會對分離物料產生負面影響。

7、分離過程簡單,能耗低,操作運轉簡便。8、

膜使用壽命長…………


無機膜分類

※※ 無機分離膜從表層結構上可以分為:致密膜和多孔膜兩大類。應工業化生產的需要,目前,多孔陶瓷膜應用較為成熟和廣泛。

※※ 無機膜按照制膜材料,可以分為:陶瓷膜、金屬膜、合金膜、高分子金屬絡和物膜、分子篩復合膜、沸石膜、玻璃膜等。

※※ 無機膜按照結構特點,可以分為:非擔載膜(主要在實驗室和科研工作中居多)和擔載膜(主要應用于工業化生產居多) 。


無機膜結構

工業上應用推廣極為成功的無機多孔分離膜元件,該膜元件主要由以下三層結構構成:

※※ 多孔載體

※※ 過渡層

※※ 活性分離層


無機膜元件、膜組件

◎ 無機膜元件

從微觀角度來看,無機膜元件有對稱和非對稱兩種結構。由于非對稱膜元件具有處理效果穩定、機械強度高、高滲透通量等優勢,因而,是目前工業化應用的主要形式。

從幾何外形來看,商業無機膜有多種形式:多通道、管式、平板式、蜂窩體等。

鑒于工業化生產需要較大的過濾面積,且多通道膜元件采用的是錯流過濾方式,不同于其他膜過濾形式,況且其具有安裝簡便、機械強度高、適合于工業化大生產應用等優點,因而多通道無機膜成為工業生產應用的主要產品。


◎ 無機膜組件

為了保證無機膜元件的正常使用,我們是要求將膜元件和膜外殼配套使用的,因此膜組件應運而生了。通常膜組件的形式按照裝填膜元件的支數命名,非常簡單明了。

無機膜的具體應用在是在分離和反應過程中以膜組件形式出現。無機膜組件是由1根、3根、7根、19根、37根或者是更多的根數的膜元件組成,這就根據具體使用者實際生產或者實驗的要求而定了。一臺無機膜設備通常包括很多膜組件。


無機膜元件、膜組件無機膜分離系統過濾方式

無機膜分離系統包括膜組件、原料輸送系統、壓力流量測量控制系統等等。采用的主要是錯流過濾方式,與終端過濾不同的是,錯流過濾存在著滲透液和循環流體兩股液體。


無機膜應用領域

膜分離技術以其節能效果顯著、操作維護簡便、控制簡易而受到廣大用戶的普遍歡迎。選擇適當的膜分離過程,可替代真空過濾、板框壓濾、離子交換多種傳統的分離與過濾方法。

無機膜的應用主要涉及液相分離與凈化,氣體分離與凈化和膜反應器三個方面。無機膜的工業化應用主要集中于液相分離領域,無機膜在液體分離方面的應用主要是微濾和超濾,其中使用最多的是無機陶瓷膜,占據了80%的市場。

◇ 食品飲料

※ 植(藥)物深加工

※ 果汁、蔬菜汁

※ 乳品工業

※ 農產品深加工

※ 低聚糖、多糖

※ 食品添加劑、天然色素、調味品

※ 果酒、啤酒、黃酒、葡萄酒、低度白酒等

◇ 生化醫藥

※ 生物發酵液

※ 有機酸發酵液

※ 蛋白、酶

※ 中藥、保健品口服液

※ 動物血漿、血清

◇ 化學工業

※ 合成印染料

※ 染料、化工中間體

※ 合成及微生物農藥

※ 催化劑顆粒回收利用

※ 有機化工原料的回收

※ 精制化工酸、堿液

◇ 環境工程

※ 飲料工業、食品工業等各類工藝用水的制備

※ 食品、生物發酵、染料等工藝廢水處理

※ 制漿造紙、紡織工業、脫脂廢水處理

※ 含油廢水處理

◇ 空氣過濾

在氣體分離領域應用主要包括氣體(空氣)的凈化和氣體組分的分離,但目前成功應用的僅是鈾同位素的分離,其他氣體凈化與分離過程均處于研究開發過程中。


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