我国的无机陶瓷膜行业经过了十多年的发展已经具备的技术,行业内领先企业的技术实力和产品品质已经达到了国际水平。行业内企业从无到有,企业产值也从起初的百万元已经发展到数亿元的规模,2010-2012年国内无机陶瓷膜成套装备安装面积合计约为12万平方米。据测算,2012年全年,我国的无机陶瓷膜及成套装备的市场总量约为5~6亿元规模,其中国内生产企业的市场份额约为70%,已经在生物发酵、食品饮料、化工和水处理领域的应用具备一定的规模。
多孔陶瓷膜由于具有优异的耐高温、耐溶剂、耐酸碱性能和机械强度高、容易再生等优点,在食品、生物、化工、能源和环保领域应用广泛。主要对以氧化铝和特种烧结促进剂为起始原料,在1400℃的烧成温度下制备出的支撑体进行了系统和深入的研究,得到渗透性能、机械性能及耐腐性能统一的支撑体。他们还以原料性质预测支撑体的孔结构为目标,以支撑体的制备过程和微观结构为基础,建立了原料性质与支撑体孔隙率、孔径分布之间的计算方法,为特定孔结构支撑体的定量制备提供了理论依据。
多孔陶瓷膜的构型主要有平板、管式和多通道3种,其中平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究。管式膜组合起来形成类似于列管换热器的形式,可增大膜装填而积,但由于其强度问题,已逐步退出工业应用。规模应用的陶瓷膜,通常采用多通道构型,即在一圆截面上分布着多个通道,一般通道数为7、19、37等。无机陶瓷膜的主要制备技术有:采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜、采用溶胶凝胶法制备超滤及纳滤膜、采用分相法制备玻璃膜、采用专门技术(如化学气相沉积、无电镀等)制备微孔膜或致密膜等,其基本理论涉及材料学科的胶体与表面化学、材料化学、固态离子学、材料加工等。
陶瓷膜过滤系统用于某种的分离提纯获得成功,这不仅优化了此种的生产工艺,而且使使用率提高15%,这是中国将陶瓷膜技术运用于的分离提纯,必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。许多生产企业对氨基糖苷类发酵液的分离提纯均采用真空转鼓过滤器,这种工艺需先将发酵液酸化调至一定的pH值,然后用敷设助滤剂层的真空转鼓过滤器进行预过滤,再用板框进行复滤及树脂交换。采用这种工艺不仅过程繁琐,而目有效成分收率低,仅过滤和树脂交换过程的收率损失达30%。
而运用共同研制的陶瓷膜过滤系统分离提纯某种,却能使有效成分在过滤过程的收失损提高近5%,在树脂交换过程中的收率提高10%以上。 西方发达在食品工业、石油化工、环境保护、生化制药等许多领域对膜技术的应用越来越广泛,而用无机材料制成的过滤膜的发展前景有可能比有机过滤膜更好。对于面临政策性降价和抗菌药限售双重压力的众多生产企业而言,通过创新工艺提高产品回收率和质量不失为降低成本的明智选择,而以陶瓷膜技术改进现行分离提纯工艺有可能成为降成本、提高效益的突破口。