國際上的膜技術產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,1998年國外網(wǎng)上公布的膜和膜設備生產(chǎn)廠家及經(jīng)營公司達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)應用。規(guī)模應用的陶瓷膜,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(如化學氣相沉積、無電鍍等)制備微孔膜或致密膜。其基本理論涉及材料學科的膠體與表面化學、材料化學、固態(tài)離子學、材料加工等。
從發(fā)展趨勢來看,膜制備技術的發(fā)展主要在以下兩方面:一是在多孔膜研究方面,進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80年代建成了膜面積達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已初步產(chǎn)業(yè)化,20世紀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)推廣應用后,其技術和產(chǎn)業(yè)地位逐步確立,應用也已拓展至食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領域,成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術。
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、鈣鈦礦型混合導體膜,其在高溫氣體分離和膜反應等領域有著廣泛的應用前景。
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過程的膜催化技術以及高溫氣體膜分離技術成為多學科的研究熱點。
無機分離膜在膜領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) 適應競爭任重道遠
“九五”期間,在國家重點科技攻關項目、國家“863”計劃、國家自然科學基金等項目的大力支持下;南京工業(yè)大學已開發(fā)出陶瓷微濾和超濾膜規(guī)模生產(chǎn)技術,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)保等領域推廣應用,目前單臺陶瓷膜設備的膜面積已達到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陶瓷膜生產(chǎn)線或在探索從國外引進生產(chǎn)線的可能性。
隨著應用領域的拓寬,陶瓷膜的需求量將逐步增長,但面臨國際膜技術的激烈競爭,我國陶瓷膜產(chǎn)業(yè)任重而道遠。