陶瓷膜

陶瓷膜是一種由無機材料（例如氧化鋁，二氧化鈦，氧化鋯，碳化硅或某些玻璃材料）製成的人造膜。 廣泛用於膜操作中以進行物質分離。

不同於常見的有機膜材料，陶瓷膜在有機膜無法應用或應用效果不理想的酸鹼、溶劑體系、高溫環境等取得了規模化應。

同有機膜材料一樣，陶瓷膜可以分為緻密膜和多孔膜。常見的膜形式包括管狀錯流膜和末端（死端）膜以及平板膜。

緻密陶瓷膜

較為緻密的陶瓷膜可以應用於氣相分離操作，例如從空氣中分離氧氣，也廣泛應用於石油化工領域的甲烷脫氫。

多孔陶瓷膜

多孔陶瓷膜孔徑分布很廣，涵蓋從微濾到納濾的範圍，可以應用於從家用淨水器到市政供水的多種工況。多孔陶瓷膜可以依據結構被粗略的劃分為無定形膜和晶體膜。無定形膜的一個例子是二氧化硅膜。多孔陶瓷膜的一個例子是由碳化硅製成的膜。

現代陶瓷膜的歷史

人類使用陶瓷淨水已經有悠久的歷史，而現代的陶瓷膜技術主要可以分為三個階段。用於鈾的同位素分離的核工業時期，以無機微濾膜和超濾膜為主的液體分離時期，以及以膜催化反應為核心的全面發展的時期。20世紀80年代初期成功地在法國的奶業和飲料（葡萄酒、啤酒、蘋果酒）業推廣應用後，陶瓷膜分離技術和產業地位逐步確立，應用也已拓展至食品工業、生物工程、環境工程、化學工程、石油化工、冶金工業等領域，成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術。

最初的陶瓷膜研究起源於二戰時期原子彈計劃，目的是為了在核工業中濃縮鈾，法國於1980年代研製出第一批陶瓷膜。在法國建設了許多核電站之後，研究人員開始尋找陶瓷膜在其他工業領域的應用可能性。此時最著名的研究機構是由法國國家研究生院化學學院的路易斯·科特教授領導的蒙彼利埃研究團體，研究的進展促使法國科學院於1994年創建了一個專門致力於膜材料和工藝研究的實驗室，以及於2000年成立於蒙彼利埃歐洲膜研究所。

陶瓷膜的應用

食品和生物醫藥領域

由於陶瓷膜的優秀過濾性能以及生物安全性，陶瓷膜過濾在牛奶，酒類，發酵食品以及製藥工藝中有着廣泛的應用。尤其是果汁和釀酒行業，使用陶瓷膜過濾能有效過濾雜質，並達到理想的除菌效果，而且對酒體中的風味物質含量影響很小。

陶瓷膜在水水處理中的應用

更有研究證實，傳統的飲用水常規處理工藝不能有效去除的新型污染物。可以在臭氧-陶瓷膜載體催化下實現快速的深度處理，達到臭氧-生物活性炭的效果。也有研究認為主動錯流式旋轉陶瓷膜對海水淡化預處理的效果較好，能夠減少水淡化除鹽的工藝流程，實現節約成本的目的 。也有研究指出十次循環利用後，光催化陶瓷膜的降解性能、滲透通量和表面形態基本沒有發生改變，證明光催化陶瓷膜具有穩定性和可重複使用性。 也有人將陶瓷膜應用於污水的生物處理。有人採用無機陶瓷膜分離裝置對己內酰胺生產廢水處理工藝中的初沉池出水進行泥水分離，發現陶瓷膜分離裝置懸浮物去除率達90%以上，COD去除率為70%以上。也有人通過將陶瓷膜與厭氧反應器耦合，構建分置式的厭氧陶瓷膜生物反應器，達到COD去除超95%，反應器無酸化，日產甲烷0.054m³/kg的運行工況。

陶瓷膜在氣相反應中的應用

陶瓷膜不但可以應用於液相，也能完成氣相和強酸強鹼，非極性溶劑環境操作。而這是傳統的有機膜材料無法實現的。石油化工行業的氣相裂解催化廣泛使用了陶瓷膜。也有研究證實，錯流陶瓷膜氣體過濾系統適用於艦船空氣的連續淨化。