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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)工程、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)。1998年網(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。陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾(孔徑大于50nm)、超濾(孔徑2~50nm)、納濾(孔徑小于2nm)等種類。進(jìn)行分離時(shí),在外力的作用下,小分子物質(zhì)透過膜,大分子物質(zhì)被膜截留,從而達(dá)到分離、濃縮、純化、去雜等目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體,采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對(duì)稱復(fù)合膜。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的:支撐層、過渡層、膜層。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm,孔隙率為30%~65%,其作用是增加膜的機(jī)械強(qiáng)度。
因開發(fā)時(shí)期較晚且成本高昂,無機(jī)分離膜領(lǐng)域所占的市場(chǎng)份額還比較小,1997年美國無機(jī)膜市場(chǎng)銷售額為1億美元,其中陶瓷膜占80%左右,僅占膜市場(chǎng)的9%。另據(jù)估計(jì),2004年世界陶瓷膜的市場(chǎng)銷售額約超過100億美元,無機(jī)膜的市場(chǎng)占有率占12%。由于陶瓷膜在精密過濾分離中的成功應(yīng)用,其市場(chǎng)銷售額以30%的年增長率發(fā)展。
陶瓷膜是一種起分子級(jí)分離過濾作用的介質(zhì),當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時(shí),在壓力或電場(chǎng)作用下,或溫差作用下,某些物質(zhì)可以透過膜,而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級(jí)的分離。
在各工業(yè)生產(chǎn)過程中,往往有分離、濃縮、分級(jí)和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結(jié)晶等過程。這些方法表現(xiàn)出流程長、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點(diǎn),以超濾膜技術(shù)取代某種傳統(tǒng)技術(shù)可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
經(jīng)熱處理分離的乳清廢水,還含有少量低分子量蛋白,采用超濾膜過濾設(shè)備將其分離出來。實(shí)驗(yàn)分別選擇了2000和5000分子量的超濾膜分離對(duì)乳清廢水中的蛋白作截留實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示:膜分子量在2000、5000時(shí)截留率分別為85%及50%。實(shí)驗(yàn)選擇了2000分子量的超濾膜,它可以截留80%以上的乳清蛋白,達(dá)到了截留目的。當(dāng)截留液濃度達(dá)到8%~10%時(shí),可以進(jìn)行干燥處理。