陶瓷膜的作用和分類
陶瓷膜(ceramicmembrane)又稱無機陶瓷膜，是以無機陶瓷材料經特殊工藝制備而形成的非對稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。請注意，“CT膜”并非陶瓷膜的別名，該稱謂實為非專業人士對陶瓷膜英文簡稱的一種錯誤表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內或膜外側流動，小分子物質（或液體）透過膜，大分子物質（或固體）被膜截留，從而達到分離、濃縮、純化和環保等目的。
平板陶瓷膜板面密布微孔，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，以膜兩側的壓力差為驅動力，膜為過濾介質，在一定壓力作用下，當料液流過膜表面時，只允許水、無機鹽、小分子物質透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質通過。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩定、化學穩定性好、耐酸堿、耐有機溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機械強度高、再生性能好、分離過程簡單、能耗低、操作維護簡便、使用壽命長等眾多優勢，已經成功應用于食品、飲料、植（藥）物深加工、生物醫藥、發酵、精細化工等眾多領域，可用于工藝過程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。
陶瓷膜分離工藝是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程：原料液在膜管內高速流動，在壓力驅動下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。
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稱復合膜。用于分離的陶瓷膜的結構通常為三明治式的：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱分離層）。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械強度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20~60μm，孔隙率為30%~40%；膜層具有分離功能，孔徑從0.8nm~1μm不等，厚度約為3~10μm，孔隙率40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的結構分布。
多孔膜
多孔陶瓷膜的構型主要有平板、管式和多通道3種，其中平板膜主要用于小規模的工業生產和實驗室研究。管式膜組合起來形成類似于列管換熱器的形式，可增大膜裝填而積，但由于其強度問題，已逐步退出工業應用。規模應用的陶瓷膜，通常采用多通道構型，即在一圓截面上分布著多個通道，一般通道數為7、19、37等。無機陶瓷膜的主要制備技術有：采用固態粒子燒結法制備載體及微濾膜、采用溶膠凝膠法制備超濾及納濾膜、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等，其基本理論涉及材料學科的膠體與表面化學、材料化學、固態離子學、材料加工等。
多孔陶瓷膜由于具有優異的耐高溫、耐溶劑、耐酸堿性能和機械強度高、容易再生等優點，在食品、生物、化工、能源和環保領域應用廣泛。某課題組主要對以氧化鋁和特種燒結促進劑為起始原料，在1400℃的燒成溫度下制備出的支撐體進行了系統和深入的研究，得到滲透性能、機械性能及耐腐性能統一的支撐體。他們還以原料性質預測支撐體的孔結構為目標，以支撐體的制備過程和微觀結構為基礎，建立了原料性質與支撐體孔隙率、孔徑分布之間的計算方法，為特定孔結構支撐體的定量制備提供了理論依據。
過濾膜
2004年8月，由北京邁勝普技術有限公司與山東魯抗醫藥有限公司研制的陶瓷膜過濾系統用于某種抗生素的分離提純獲得成功，這不僅優化了此種抗生素的生產工藝，而目使抗生素收率提高15%，這是中國首次將陶瓷膜技術運用于抗生素生產。抗生素的分離提純，必須經過對發酵液的過濾和對濾出的藥液進行樹脂交換。許多抗生素生產企業對氨基糖苷類抗生素發酵液的分離提純均采用真空轉鼓過濾器，這種工藝需先將發酵液酸化調至一定的pH值，然后用敷設助濾劑層的真空轉鼓過濾器進行預過濾，再用板框進行復濾及樹脂交換。采用這種工藝不僅過程繁瑣，而目有效成分收率低，僅過濾和樹脂交換過程的收率損失達30%。
而運用“邁勝普”與“魯抗”共同研制的陶瓷膜過濾系統分離提純某種抗生素，卻能使有效成分在過濾過程的收失損提高近5%，在樹脂交換過程中的收率提高10%以上。西方發達國家在食品工業、石油化工、環境保護、生化制藥等許多領域對膜技術的應用越來越廣泛，而用無機材料制成的過濾膜的發展前景有可能比有機過濾膜更好。對于面臨抗生素政策性降價和抗菌藥限售雙重壓力的眾多抗生素生產企業而言，通過創新工藝提高產品收率和質量不失為降低成本的明智選擇，而以陶瓷膜技術改進現行抗生素分離提純工藝有可能成為降成本、提高效益的突破口。
包裝膜
在食品包裝領域，引人注目的是具有高功能性和良好環保適應性的透明鍍陶瓷膜。這種膜盡管價格較高，物理性能還有待進一步改進，但可預期在不遠的將來它將在食品包裝材料中占據重要的地位。陶瓷膜的加工鍍膜方法與通常的鍍金屬方法相似，基本上按己知的加工法進行。鍍陶瓷膜由PET(12μm)陶瓷(SiOx)組成。氧化硅能分成4類，即SiO、Si?O?、Si?O?、SiO?。然而，在自然界它們通常以SiO?形式存在，因此根據鍍金屬條件，它們的變化很大。對這種膜的主要要求是具有良好的透明度、極佳的阻隔性、優良的耐蒸煮性、較好的可透過微波性與良好的環境保護性以及良好的機械性能。
鍍陶瓷膜基本上可以用制作鍍鋁膜一樣的條件制取，在制取過程中，仔細處理表面層，不使鍍層受到損傷是極其重要的。由于這種膜是由氧化硅處理的，表面具有極好的潤濕性，因此，它在油墨或粘合劑的選擇范圍上比較廣，幾乎與任何油墨或粘合劑都能親和。聚氨酯類粘合劑是最可取的粘合劑，而油墨可以按用途任意選擇，不用進行表面處理。然而，鍍陶瓷膜像鍍鋁膜那樣容易向聚乙烯復合，因為PET膜作為基材料，當其氧化硅表而直接熔融聚乙烯高溫涂布或復合時，易趨向于伸長，從而破壞氧化硅表面層，導致阻隔性下降。同時，由于技術工藝上的問題，PET膜在鍍陶瓷過程中有時會發生卷曲，從而影響膜的質量。當然，這類問題正得到解決。
鍍陶瓷膜首先用作細條實心面的調味品包裝材料。其優良的包裝性能引起了人們的注意。由于這種膜保味性極佳，因此，尤其適合于包裝易升華產品，如茶（樟腦）之類的易揮發材質。由于其極好的阻隔性，除了作為高阻隔性包裝材料和作食品包裝材料用外、預計還可用在微波容器上作為蓋材，在調味品、精密機械零配件、電子零件、藥物和醫藥儀器等方而作為包裝材料。隨著加工技術的進一步發展，如果這種膜在成本上大幅下降，那么它將得到迅速推廣和應用。
電池膜
“863”計劃固體氧化物燃料電池(SOFC)項目經過對新型中溫固體氧化物陶瓷膜燃料電池的長期研制，把陶瓷膜制備技術開拓應用于SOFC的制作，把通常SOFC的高溫(1000~900℃)拓延到中溫階段(700~500℃)。中國科技大學無機膜研究所已經研制成功的新型中溫陶瓷膜燃料電池，是一種以陶瓷膜作為電解質的燃料電池。電池部件薄膜化以后，降低了電池的內阻，提高了有用功率的輸出，不需要高溫的條件下實現了中溫化，操作溫度降到700~500℃。這種新型燃料電池繼承了高溫SOFC的優點，同時降低了成本。此類陶瓷膜燃料電池具有廣闊的應用前景。
隔熱膜
2004年8月，基于金屬膜對無線電信號的干擾和容易氧化等缺點，中國韶華科技公司攜手德國某著名工業研究機構共同開發融入納米蜂窩陶瓷技術，并將韶華科技獨有的真空濺射技術用于陶瓷隔熱膜的生產上，創造了獨一無二的琥珀陶瓷隔熱膜，解決了金屬膜無法逾越的技術問題。對無線電信號無任何干擾，特別是衛星的短波信號，絕不氧化，因為陶瓷超乎尋常的穩定性，從而保證隔熱性能始終如一。
永不褪色，陶瓷隔熱膜采用陶瓷固有的顏色，不添加任何顏料，囚此，陶瓷隔熱膜絕不會像染色金屬會發生褪色現象。超級耐用，陶瓷隔熱膜保質期為10年，金屬膜一般為5年。經典美感，象琉泊一樣的晶瑩剔透的美感，色澤柔和，擁有最舒適的視覺效果。琥珀納米陶瓷隔熱膜最先應用于美國的航天飛機和國際空間站，而后廣泛應用于汽車、建筑、海事等各個領域。由于技術敏感，直到2003年該產品才在中國銷售。
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