在自然界中，膜對物料的分離一直起著非常重要的作用，各種動植物對于水及各種養分的吸收都是通過膜過程實現的。

膜分離技術的工業化是在20世紀初出現，20世紀60年代后迅速崛起。膜分離技術分為微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、氣體分離、滲透汽化、滲析等。由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，目前已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中重要的手段之一。

1 陶瓷分離膜技術的發展過程

的無機膜的發展始于20世紀40年代，根據材質不同分為金屬分離膜、陶瓷分離膜及復合膜等。20世紀90年代，無機膜的研究與應用進入了以氣體分離應用為主和陶瓷膜分離器——反應器組合構件的研究階段。

近年來，陶瓷分離膜的研究開發已得到了人們的高度重視，并在液相分離與凈化、氣體分離與凈化和膜反應器方面有著廣泛的應用，涉及到環保、食品、化工、醫藥、生物技術等諸多領域。陶瓷分離膜是以多孔陶瓷為載體、以微孔陶瓷膜為過濾層的陶瓷質過濾分離材料。它主要是依據“篩分”理論，根據在一定的膜孔徑范圍內滲透的物質分子直徑不同則滲透率不同，利用壓力差為推動力，使小分子物質可以通過，而大分子物質則被截留，從而實現它們之間的分離。按孔徑大小分，陶瓷分離膜可分為微濾膜（孔徑0.1～5μm），超濾膜（0.01～0.1μm）和反滲透膜（0.01～0.001μm），目前開發的有氧化鋁質、氧化鈷質、氧化硅質、硅酸鋁質、碳化硅質、沸石等。陶瓷分離膜具有高分子材料等無法比擬的一些優異性能：化學穩定性好，耐酸，耐堿，耐有機溶劑；機械強度高，可承受幾十個大氣壓的外壓，并可反向沖洗；耐高溫，使用溫度可達800℃以上；孔徑易控，孔徑分布窄，親水性能好，滲透率高；抗微生物侵蝕能力強，可用于生物工程和醫學領域，無溶出物產生，不會產生二次污染，不會對分離物料產生負面影響；分離過程簡單，能耗低，操作運轉簡便；使用壽命長等特點。

陶瓷分離膜雖然研究開發歷史不長，但其發展迅速，尤其是20世紀80年代后期溶膠-凝膠技術的成功運用使陶瓷分離膜的相關制備技術獲得重大發展。國外陶瓷分離膜的應用尤其是液相分離與凈化方面已形成較大的規模。據統計， 陶瓷分離膜市場近十年來增長達到30%以上，其中僅陶瓷膜組件目前已達4億美元，約占整個世紀陶瓷膜市場10%左右，其中尤以陶瓷分離膜增長速度較快，近年超過100%。

2 無機陶瓷膜分離技術在我國工業中的應用

2.1 無機陶瓷膜在液體處理中的應用

2.1.1 在飲用水處理中的應用

納濾是介于反滲透和超濾之間的一種新型膜分離過程。納濾膜的研究初始目標是軟化，用膜法代替常規的石灰軟化和離子交換。與藥劑軟化和離子交換法相比，膜軟化有其特有的優點，如不須再生，無污泥產生，完全除去懸浮物，同時除去有機物。納濾技術能有效去除水中致癌物、THM前體、TOC、細菌和有機物等，同時保留許多水中人體有益的元素，大大提高人們飲用水的質量。采用納濾技術對市政供水進行深度處理，提供高品質的飲用水，將成為21世紀飲用水凈化的優選技術。

2.1.2 在海水淡化和苦咸水淡化中的應用

反滲透技術已成為海水淡化和苦咸水淡化較經濟的手段。該技術適用于苦咸水、海水淡化、流動性作業等行業，是解決廣大干旱地區和工業用水較有效的方法，已在全國推廣。目前國內利用納濾進行高硬度海島苦咸水軟化已獲得成功。 已把相關技術的研究和開發列入攻關項目。

2.1.3 在城市污水處理中的應用

城市污水是一個重要的潛在水資源。使用膜生物反應器進行城市污水處理，可以生產出不同用途的再生水，是解決水資源匱乏的重要方法。城市污水經處理后可作為工業冷卻水、綠化用水和城市雜用水，這樣既可以極大地緩解城市用水需求，同時也可以充分利用城市水資源。以北京已建成的污水處理廠應用膜技術后為例，每年可以節約用水3.6億多噸。

2.1.4 在工業廢水處理中的應用

化工行業在生產中產生的廢水一般具有強酸、強堿或強腐蝕性，有機膜由于自身的弱點往往難以勝任。而對于陶瓷膜之類的無機膜來說，在處理這類廢水時，它們具有獨到的優勢。另外，對于印鈔廢水的處理中，采用50μm氧化鋯膜，在操作壓力0.3MPa，膜面流速4.0m/s，操作溫度為45℃條件下，可取得較高的穩定滲透通量205L/(m2·h)；對COD的截留率為86.6%；對固含量的去除率為43.9%，取得較好效果。

2.1.5 在生物醫藥領域中的應用

膜分離技術可用于抗生素和氨基酸的生產，發酵液和培養液的澄清，生物制品的滅菌與除熱源等；可用于多肽、蛋白質、酶、細胞、病毒等大分子的富集、濃縮與純化；可用于制備醫藥生產過程中的工藝用水、洗瓶水、口服液、注射液用水、純水、超純水、中藥注射劑等。

2.1.6 在食品工業中的應用

使用陶瓷分離膜在食品工業中有它獨到的優勢，如不改變顏色，不改變口味，不會對食品產生污染等廣泛應用于果汁飲料的加工以及酶制劑的濃縮和精制等。

2.2 無機陶瓷膜在氣體處理中的應用

2.2.1 在空氣凈化中的應用

無菌潔凈空氣對許多行業如醫療部門、生物制品、食品等行業和電子、航天、精密儀器、儀表等部分尤為重要。無機陶瓷膜可用于空氣的分離和凈化，但目前成功應用的僅是鈾同位素的分離，其他氣體凈化與分離過程均處于研究開發過程中。

2.2.2 在氣-固分離中的應用

隨著納米科技時代的到來，規模化生產納米粉體的收集成為一大技術難題。而 的多孔陶瓷膜的出現，為解決這一難題提供了一種切實可行的新型技術路線。目前陶瓷膜已在煤炭氣化、廢物焚燒、貴金屬回收、化工制造和玻璃熔化等領域得到應用。

此外，氣體膜分離技術主要有膜法提氫、膜法富氮、膜法富氧、工業氣體脫濕、天然氣脫濕、提氮以及脫除有機蒸氣、二氧化碳和硫化氫等。

3 無機陶瓷分離膜技術的展望

無機陶瓷分離膜技術在21世紀會進入成長期，將與光纖、納米、超導等技術一樣成為未來工業的新技術之一。

膜生物反應器是一種膜分離技術與生物反應器相結合的生物化學反應系統，是以酶、微生物或動植物細胞為催化劑進行的化學反應或生物轉化，同時憑借超濾分離膜不斷分離出反應產物并截流催化劑而進行連續反應的裝置。今后，在該裝置開發過程中，將重點進行無機陶瓷膜在廉價膜組件，不污染，易清洗，長壽命膜的研制，以及在解決膜對高溫、高pH值敏感，抗溶劑和抗氧化能力差等方面實現突破。

滲透汽化過程具有節能的突出優點，有機膜在這一領域已獲得成功應用。但在一些苛刻的條件下，有機膜的使用壽命受到影響，采用具有分子篩分效應的陶瓷膜進行滲透汽化過程的開發成為研究熱點。根據目前的研究結果，陶瓷分離膜滲透汽化過程具有高通量、高穩定性等優點，有著極強的競爭力和巨大的市場需求。