无机陶瓷膜经过多年发展，在众多领域已获得了广泛的应用，成为膜领域发展较为迅速、较有发展前景的品种之一。无机膜多是以金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃等材料，通过化学、浇铸和碾压技术制造而成，能够在强酸、强碱、高温等极端苛刻条件进行分离，是一种应用前景广阔的高新水处理技术。目前，无机陶瓷膜中陶瓷平板膜以其结构简单、分离效率高、操作方便、设备紧凑、无相变、节能等诸多优势，广泛地应用于水处理实际工程中，并取得良好的运行效果。

1 陶瓷平板膜性质及过滤机理

陶瓷平板膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的板状膜，其陶瓷部分的主要成分为三氧化二铝，集水部分的主要成分为高分子聚乙烯。目前，平板陶瓷膜主要用于微滤，但也有用于超滤，孔径一般为0.1～0.2μm。陶瓷平板膜过滤机理主要是筛分机理，膜的物理结构起决定性作用。陶瓷平板膜的过滤方式为抽吸方式，在陶瓷平板膜的内部设有竖状的集水管，纵向两端设有集水横管，集水横管口的一端与抽吸泵相连，在泵的抽吸作用下，膜池内的污水从膜两侧的表面进入，污水中的悬浮物质、杂质等污染物质被陶瓷平板膜截留，过滤处理后水流经集水竖管，在膜两端的集水横管汇总，由抽吸泵抽出，以达到分离效果。

2 陶瓷平板膜在水处理领域中的应用进展

随着工业技术的不断发展，使得陶瓷平板膜分离技术在液相分离中得到了广泛的应用，现阶段该技术在含油废水、饮用水处理、工业废水、生活污水处理等方面应用广泛，并在实际的水处理工程中取得了良好的处理效果。

2.1 给水处理领域

近年来，以陶瓷平板膜过滤为核心的饮用水的深度处理工艺，已经广泛地应用于微污染水源处理，并逐渐取代了有机膜的位置。微污染水源通常含有嗅味物质、氨氮、有机物等物质，传统工艺经常存在消毒副产物含量超标等问题，难以满足日益提高的水质标准。

张锡辉等以受到有机物和氨氮的复合污染的饮用水源作为处理对象，采用混凝-臭氧/陶瓷膜-活性炭池净水工艺进行中试研究，研究结果表明：系统处理出水稳定，UV254的去除率为65%～95%，CODMn去除率为71%～98%，卤乙酸生成势的去除率高于85%，膜出水中每mL粒径大于2μm的颗粒数小于10个，工艺出水水质优于国标GB5749-2006的限值要求。同时，臭氧与陶瓷平板膜联用，可以显著降低膜污染，延长膜的使用寿命。

范小江等以东江原水为研究对象，采用孔径为60～70nm陶瓷平板膜进行过滤处理，实验结果表明：陶瓷平板膜的跨膜压差随膜渗透通量、原水浊度和原水有机物浓度的升高而增加，原水有机物浓度的影响大于浊度的影响。经膜过滤后的出水浊度稳定在0.1NTU以下，还能够显著去除水中分子量大于2000Da的有机物和病源微生物，提高了水体的微生物安全性。同时，除氨氮指标外，其他各项指标都可以达到 饮用水水质标准要求。试验中还采用不同药剂对膜片进行清洗时，发现NaOH溶液对膜片的清洗效果较佳，膜通量恢复率高。

苏子杰、魏泽文等采用纯氧曝气/平板陶瓷膜与活性无烟煤过滤一体化集成工艺对微污染水源进行试验研究。研究结果表明：纯氧曝气/陶瓷膜工艺能够有效截留浊度、铁离子、锰离子和二甲硫醚，以及部分颗粒态TOC，同时，活性无烟煤滤池利用生物作用能够有效去除DOC、氨氮、土臭素和2-MIB；微污染水源经过处理（操作条件：膜通量为100L/（㎡·h），纯氧曝气量为0.6L/H）后，水中浊度约为0.1NTU，氨氮含量为0.08mg/L，且无硝态氮积累。锰、铁离子含量分别为0.027mg/L、0.009mg/L，且3种典型嗅味物质的浓度均低于检测限，提高了出水安全性。

2.2 生活污水及工业废水处理领域

无机陶瓷平板膜能够在多种苛刻的处理条件下长期稳定运行，还可以与其他工艺联合应用获得更好的处理效果。以陶瓷膜分离技术为核心的膜-生物反应器（IMBR），综合了传统生物处理法与膜分离法的双重优势，强化了处理效果。

瞿志晶、吴启龙等以给水厂排泥水为研究对象，采用浸没式平板陶瓷膜过滤工艺进行试验研究，研究结果表明，在曝气量为150L/min时，陶瓷膜运行效果较佳，在进水浊度2000NTU情况下，经陶瓷平板膜过滤处理后的出水浊度达到0.2NTU以下，能够满足回用水标准，且跨膜压差增长缓慢。赵海青、王敦球等采用陶瓷平板膜生物工艺（C-MBR）处理桂林某校园内生活污水，试验结果表明，循环比对C-MBR工艺的运行效果有重要的影响。在循环比为200%时，NH₄⁺-N去除率83.49%。循环比为350%时，TN、TP的去除率分别可达24.99%、25.86%。同时还发现循环比对出水COD没有明显影响，但对有机物的去除效果很好，出水COD能够达到 一级A排放标准。朱翠侠采用MBR平板膜进行污水处理，结果显示，经MBR膜处理后污水处理费用可降低3.51万元，每年中水可节约用水4.38万t。

重金属废水处理标准日益严格，与此同时对重金属资源回收提出了更高的要求。武延坤、刘欢等采用新型陶瓷膜短流程工艺处理重金属废水，在pH为9.5，膜通量为80L/（㎡·h）的条件下，工艺运行稳定跨膜压差增长缓慢，膜过滤后的出水中Cr³⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的质量浓度上限值分别低于0.28mg/L、0.13mg/L和0.1mg/L，浊度低于0.5NTU，达到GB21900-2008严格的标准。同时，膜池中Cr³⁺、Cu²⁺和Ni²⁺的浓缩倍数分别可达92、80和42倍，可实现从浓液中回收重金属的效果。

2.3 含油废水处理领域

含油废水具有难生物降解、易乳化等特点，用一般生化方法处理难以得到理想的处理效果。无机陶瓷平板膜可以将处于游离态和乳化态的含油废水分离，同时可以避免有机膜处理含油废水时膜体本身存在的易堵塞、易溶胀、难恢复等问题。张吉库等以油田采油废水为研究对象，建立一套以陶瓷平板膜为核心的实验装置对油田采油废水进行处理，在曝气量为1L/min，合适的反应温度为50℃，稳定的膜通量为22.5L/（㎡·h）的条件下，装置连续运行6d，经陶瓷平板膜过滤后的出水油含量＜1mg/L、SS含量＜1mg/L，水质标准优于《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》（SY5329-94）中回注水水质A1级标准。利用该工艺可以取代传统采油废水处理流程中的浮选、粗滤、精滤步骤。同时，膜片经0.05mol/L HCl或HNO₃溶液浸泡12h后，可使膜通量恢复至初始通量的96%以上。

常户星等采用基于陶瓷平板微滤膜所开发的CMBR工艺对高浓度含油废水进行了可行性处理实验研究。研究结果表明：CMBR工艺运行稳定，在控制COD有机负荷在1.5g/（L·d），进水油类质量浓度为1605.5mg/L时，COD去除率可达到97.4%，油类去除率可达到99.8%，出水完全能达到GB8978-1996中一级排放标准所要求值，该工艺对含油废水具有较好的处理效果。任凤萍采用陶瓷膜超滤/生物接触氧化/核壳过滤组合工艺对冷轧含油废水进行处理，同时通过与生活污水的联合处理，提高废水的可生化性，其出水水质优于钢铁工业水污染物排放标准（GB13456-92）的一级标准，经处理后的出水可回用于冲洗板框压滤机的滤布、配制石灰乳、卫生清扫以及高炉冲渣。同时，该工艺每年可处理回收水12104m³，回收废油400t，回收污泥500t，每年还能够产生约79万元的经济效益，实现资源化回用。

3 结语

无机陶瓷平板膜以独特的结构和优质的性能广泛地应用于污水处理工程。实践证明，陶瓷平板膜在处理条件苛刻的工业废水体系方面完全可行，并具有一定的技术优势。同时，在今后的研究中应根据膜传质机理和膜污染堵塞机理，选择适合的预处理工艺，提高膜分离体系的可行性和运行稳定性，这将有可能使得陶瓷平板膜应用于更广阔的水处理领域，具有更广阔的发展前景。