國際上的膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,1998年國外網(wǎng)上公布的膜和膜設(shè)備生產(chǎn)廠家及經(jīng)營公司達(dá)452家,其中金屬膜廠50家,陶瓷膜生產(chǎn)廠94家。
目前已商品化的多孔陶瓷膜的構(gòu)形主要有平板、管式和多通道三種。平板膜主要用于小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和實驗室研究。管式膜組合起來形
成類似于列管換熱器的形式,可增大膜裝填面積,但由于其強度問題,已逐步退出工業(yè)應(yīng)用。規(guī)模應(yīng)用的陶瓷膜,通常采用多通道構(gòu)形,即在一個圓截面上分布著多個通道,一般通道數(shù)為7、19和37。
無機陶瓷膜的主要制備技術(shù)有:采用固態(tài)粒子燒結(jié)法制備載體及微濾膜,采用溶膠-凝膠法制備超濾膜;采用分相法制備玻璃膜;采用專門技術(shù)(如化學(xué)氣相沉積、無電鍍等)制備微孔膜或致密膜。其基本理論涉及材料學(xué)科的膠體與表面化學(xué)、材料化學(xué)、固態(tài)離子學(xué)、材料加工等。
從發(fā)展趨勢來看,膜制備技術(shù)的發(fā)展主要在以下兩方面:一是在多孔膜研究方面,進(jìn)一步完善已商品化的無機超濾和微濾膜,發(fā)展具有分子篩分功能的納濾膜、氣體分離膜和滲透汽化膜;二是在致密膜研究中,超薄金屬及其合金膜和具有離子電子混合傳導(dǎo)能力的固體電解質(zhì)膜是研究的熱點。已經(jīng)商品化的多孔膜主要是超濾和微濾膜,其制備方法以粒子燒結(jié)法和溶膠-凝膠法為主。前者主要用于制備微孔濾膜,應(yīng)用廣泛的商品化AL2O3膜即是由粒子燒結(jié)法制備的。商品化的超濾膜。如γ-AL2O3 、TiO2、SiO2、ZrO2膜,則以溶膠-凝膠法制備。
研究水平不斷提高 市場銷售高速增長
陶瓷膜的研究始于20世紀(jì)40年代,其發(fā)展可分為三個階段。用于鈾的同位素分離的核工業(yè)時期,于20世紀(jì)80年代建成了膜面積達(dá)400萬平方米的陶瓷膜富集256UF6工廠,以無機微濾膜和超濾膜為主的液體分離時期和以膜催化反應(yīng)為核心的全面發(fā)展時期。
通過這三個階段的發(fā)展,無機陶瓷膜分離技術(shù)已初步產(chǎn)業(yè)化,20世紀(jì)80年代初期成功地在法國的奶業(yè)和飲料(葡萄酒、啤酒、蘋果酒)業(yè)推廣應(yīng)用后,其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)地位逐步確立,應(yīng)用也已拓展至食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域,成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術(shù)。
致密無機膜目前尚處于實驗室研究階段,如金屬鈀、銀及其合金膜、鈣鈦礦型混合導(dǎo)體膜,其在高溫氣體分離和膜反應(yīng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
在發(fā)展液體分離膜的同時,無機膜因其優(yōu)異的材料性能日益受到重視.采用無機膜強化反應(yīng)過程的膜催化技術(shù)以及高溫氣體膜分離技術(shù)成為多學(xué)科的研究熱點。
無機分離膜在膜領(lǐng)域所占的市場份額還比較小,1997年美國無機膜市場銷售額為1億美元,其中陶瓷膜占80%左右,僅占膜市場的9%。另據(jù)估計,到2004年,世界分離膜的市場銷售額將超過100億美元,無機膜的市場占有率將占12%。由于陶瓷膜在精密過濾分離中的成功應(yīng)用,其市場銷售額以35%的年增長率發(fā)展。
國內(nèi)初成新型產(chǎn)業(yè) 適應(yīng)競爭任重道遠(yuǎn)
“九五”期間,在國家重點科技攻關(guān)項目、國家“863”計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的大力支持下;南京工業(yè)大學(xué)已開發(fā)出陶瓷微濾和超濾膜規(guī)模生產(chǎn)技術(shù),陶瓷膜產(chǎn)品已在化工、石油化工、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域推廣應(yīng)用,目前單臺陶瓷膜設(shè)備的膜面積已達(dá)到220平方米,繼歐美等國之后,初步形成了陶瓷膜的新產(chǎn)業(yè)。
在陶瓷膜生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)方面,江蘇久吾高科技股份有限公司已建成3條年產(chǎn)10000平方米的陶瓷膜生產(chǎn)線,并承擔(dān)了國家計委產(chǎn)業(yè)化專項項目,致力于陶瓷膜產(chǎn)業(yè)化的工作。另外也有一些單位正在建設(shè)陶瓷膜生產(chǎn)線或在探索從國外引進(jìn)生產(chǎn)線的可能性。
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬,陶瓷膜的需求量將逐步增長,但面臨國際膜技術(shù)的激烈競爭,我國陶瓷膜產(chǎn)業(yè)任重而道遠(yuǎn)。