無機陶瓷膜在水處理中應用研究綜述

劉棟梁

（曲阜師范大學，山東曲阜 271365）

無機陶瓷膜在水處理中應用研究綜述

劉棟梁

（曲阜師范大學，山東曲阜 271365）

對無機陶瓷膜分離技術進行簡要剖析，從結構、特點、分離原理等方面分析其具有優良分離性能的原因，并對其在各領域的應用研究及進展進行了簡要介紹。最后，對無機陶瓷膜技術在水處理中存在問題及未來發展趨勢進行了討論。

陶瓷膜過濾；廢水處理；廢水應用

隨著科技的日新月異，人類對環境的影響也越來越大，使得現有水源不可避免地受到污染。因此，人們對新型水處理技術的關注越來越多，其中，膜分離技術因分離效率高、操作方便、設備緊湊、無相變等優點受到廣泛應用[1]。由于無機陶瓷膜具有較好的性能，如∶耐高溫、化學穩定性好、機械強度好、可清洗性較好、可用壽命長等優點[2]。使得它在各個領域應用廣泛，本文就該技術進行了簡要探究與論述。

1 陶瓷膜結構及特點

陶瓷膜是固態膜的一種，是無機原料均勻混合添加劑反應成型后，高溫鍛燒而成的產物，內部含有大量氣孔，氣孔間相互連通，孔隙率大于30%，平均孔徑一般在1～10μm[3]。是一種以多孔陶瓷為載體支持體、以微孔陶瓷膜為過濾層的陶瓷質過濾分離材料，主要是由Al2O3、ZrO2、TiO2等無機材料構成。

陶瓷膜的主要特點為，優點∶①耐酸堿能力強，化學穩定性好；②熱穩定性好，耐高溫；③機械強度好，不易破損；④使用壽命長，節約成本；⑤孔徑分布窄，分離效果好；缺點∶①制作成本較高；②脆性大，不易操作；③膜污染，無法避免的膜污染會影響陶瓷膜的繼續使用，造成浪費等[4]。

2 陶瓷膜過濾原理

陶瓷膜過濾大致分為兩類∶①篩分作用∶由于一定的膜孔徑范圍內滲透的物質分子直徑不同，小分子物質或液體透過膜，大分子物質或固體無法透過，達到分離的目的；②吸附作用∶在化學鍵、范德華力、靜電力等作用下，污染物被吸附在膜上，達到分離目的[5]。

3 陶瓷膜在廢水處理中應用

3.1 處理含油廢水應用

含油廢水難降解、易乳化且污染嚴重，常規方法很難進行處理。采用無機陶瓷膜方法進行處理，具有通量高，使用壽命長等優點。Hun等[6]利用復合陶瓷膜過濾技術，對濃度為（600～11 000）×10-6乳化液進行了油水分離，發現油的去除率高達95%以上。許多學者進行了大量研究，結果表明∶與其他分離技術相比，陶瓷膜技術處理效果更佳，處理后水質均能達到國家相關標準。

3.2 處理紡織廢水應用

紡織行業用水量較大，且所產生的廢水含有∶懸浮物、BOD、COD染料、重金屬物質、漂白劑等物質，污染成分多，處理十分困難。Soma等[7]采用氧化鋁微濾膜處理紡織廢水，研究發現，懸浮物、有機物的去除效果很好，其中不溶性染料去除率大于98%，同時通過加入一些表面活性劑可使可溶性染料的去除率大于97%。研究表明∶陶瓷膜處理紡織廢水效果較好，使得去除率顯著提升。

3.3 處理化工廢水應用

化工廢水成分復雜，產生的廢水通常含有強酸、強堿類物質，常規方法處理難度較大，而陶瓷膜技術對該類廢水的處理效果較好。NGK公司采用氧化鉻陶瓷膜從鹽酸溶液中回收ZiO2細微粒子，用去離子水進行洗滌，以除去產品中的酸根，經過處理，洗滌水的電導率從200ms/cm下降到0.5ms/cm[8]。

3.4 處理生活廢水應用

傳統活性污泥法對生活污水的處理存在許多不足，污水處理效率較低。而無機陶瓷膜分離技術因其良好的凈化效果受到廣泛關注。徐農等[9]以管式陶瓷膜生物反應器處理生活污水，研究發現∶CODCr的去除率達到99.5%，氨氮和懸浮固體的去除率高達99.9%和100%，處理后污水水質完全符合國家相關標準。

4 結束語

無機陶瓷膜過濾技術是一種新型分離技術，應用前景廣闊，受到國內外學者的廣泛關注。已在化學、石油化工、醫藥等領域獲得應用。但仍存在許多問題需要解決∶①如何降低成本問題；②如何有效改善膜污染問題；③如何提高膜的透過率及選擇性等問題。

在我國，水污染問題已經受到各界的廣泛關注，相信隨著科學技術的不斷發展，無機陶瓷膜過濾技術會越來越完善，同時也會得到廣泛的應用。

[1] 邱運仁，張啟修.超濾過程膜污染控制技術研究進展[J].現代化工，2002，22（2）∶18-21.

[2] 任伯幟.城市設計暴雨及雨水徑流計算模擬研究[D].重慶∶重慶大學，2004.

[3] 周永潮.水力模型在城市排水系統設計與管理中的應用研究[D].上海∶同濟大學，2008.

[4] 秦偉偉，宋永會，肖書虎，等.陶瓷膜在水處理中的發展與應用[J].工業水處理，2011，31（10）∶15-19.

[5] 成小翔，梁恒.陶瓷膜飲用水處理技術發展與展望[J].哈爾濱工業大學學報，2016，48（8）∶1-10.

[6] Sang H.Hyun， Gye T.Kim.Sythesis of ceramic microfiltration membranes for oil/water separation[J].Sep，Sce，Tech，1997，32（18）∶2927-2943.

[7] Soma C，Rumeau M，Sergent C.Use of mineral membranes in the treatment of textile effluents[C].Montpellier∶Proc.1st Intl.Conf. Membranes，1989∶523-526.

[8] 陳如海，方振東.無機陶瓷膜在水處理中的應用現狀及展望[J].重慶工業高等專科學校學報，2004，19（2）∶1-6.

[9] 崔佳，王鶴立，龍佳.無機陶瓷膜在水處理中的研究進展[J].工業水處理，2011，31（2）∶13-16.

Application of Inorganic Ceramic Membrane in Water Treatment

Liu Dong-liang

The analysis of inorganic ceramic membrane separation technology is carried out.The reason of excellent separation performance is analyzed from the aspects of structure，characteristics and separation principle，and its application and progress in various fields are briefly introduced.Finally，the problems and future development trend of inorganic ceramic membrane technology in water treatment are discussed.

ceramic membrane filtration；wastewater treatment；wastewater application

X703

B

1003-6490（2017）02-0107-01

2017-02-06

劉棟梁（1995—），男，山東泰安人，本科在讀，主要研究方向為無機化學。