
1. 为什么选择白刚玉制备陶瓷膜?
优异的化学稳定性:白刚玉的主要成分是α-Al₂O₃,其晶体结构非常稳定,能耐强酸、强碱和有机溶剂的腐蚀,保证了膜在恶劣工况下的长寿命。
极高的机械强度:制成的陶瓷膜载体和多孔膜层具有很高的机械强度,能承受高压反冲洗和较大的跨膜压差,不易破损。
良好的热稳定性:可在高温(通常可达1000°C以上)环境下长期稳定运行,适用于高温气体分离、催化反应膜反应器等过程。
可控的孔结构:通过选择不同粒径分布的白刚玉微粉以及合适的成型与烧结工艺,可以精确调控陶瓷膜的孔径、孔隙率和孔径分布,从而满足不同分离精度(微滤、超滤、纳滤)的需求。
2. 对白刚玉微粉的关键技术要求
高纯度:
氧化铝(Al₂O₃)含量:通常要求 > 99.5%,甚至达到99.9%以上。杂质(如Na₂O, SiO₂, Fe₂O₃等)含量必须极低。杂质会在高温烧结时形成低共熔相,导致晶粒异常长大、孔结构破坏,严重影响膜的性能和强度。
精确的粒径及其分布:
粒径(D50):根据所要制备的膜层不同,选择的粒径范围也不同。
支撑体:常用几十到上百微米的粗颗粒,保证大通量和高强度。
中间过渡层:常用几微米到十几微米的颗粒,用于平整支撑体表面。
分离顶层:常用亚微米(<1μm)甚至纳米级(~100nm)的超细粉体,用于形成具有精细分离功能的微孔。
粒径分布:要求粒径分布窄。分布过宽会导致烧结过程中小颗粒填充大颗粒间隙,使孔隙率下降,孔径分布变宽,分离选择性变差。
一致的颗粒形貌:
理想状态是球形或等轴状的颗粒。这样的颗粒堆积密度高且均匀,有利于形成结构均匀、缺陷少的膜层。尖锐或不规则的颗粒容易形成应力集中点,在烧结和使用中产生裂纹。
良好的烧结活性:
颗粒应具有较高的比表面积和适当的表面能,使其在低于氧化铝熔点的温度下就能通过固相烧结致密化(对于顶层,是形成多孔结构而非完全致密),从而降低能耗并控制晶粒生长。

3. 陶瓷膜的主要应用领域
水处理:市政/工业废水深度处理、乳化油废水分离、高温废水回用。
食品与饮料:果汁澄清、乳制品除菌/浓缩、酒类净化。
生物化工与制药:酶、菌体、抗生素的分离与浓缩,高温发酵液过滤。
化学工业:强酸强碱环境下的催化剂回收、产品纯化。
新能源:锂电池正极材料洗涤与回收过程中的固液分离。