1 国际陶瓷膜的发展状况

陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，其发展可分为三个阶段：用于铀的同位素分离的核工业时期；以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期；以膜催化反应为核心的全面发展时期。

经过这三个阶段的发展，无机陶瓷膜分离技术已初步产业化，20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料业（葡萄酒、啤酒、苹果酒）推广应用后，其技术和产业地位逐步确立，应用也已拓展至食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。

镀陶瓷膜由PET（12μ）和陶瓷（SiO_X）组成，对这种膜的要求主要是具有良好的透明度、 的阻隔性、优良的耐蒸煮性、较好的可透微波性、良好的环境保护性以及良好的机械性能。

目前已商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道三种：平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究；管式膜组合起来形成类似于列管换热器的形式，可增大膜装填面积，但由于其强度问题，已逐步退出工业应用；规模应用的陶瓷膜，通常采用多通道构形，即在一个圆截面上分布着多个通道，一般通道数为7、19和37。

致密无机膜目前尚处于实验室研究阶段，如金属钯、银及其合金膜、钙钛矿型混合导体膜等，在高温气体分离和膜反应等领域有着广阔的应用前景。

在发展液体分离膜的同时，无机膜因其优异的材料性能日益受到重视。采用无机膜强化反应过程的膜催化技术以及高温气体膜分离技术成为多学科的研究热点。据估计，由于陶瓷膜在精密过滤分离中的成功应用，其市场销售额以35%的年增长率递增。

2 我国陶瓷膜的开发现状

“九五”期间，在 重点科技攻关项目、 “863”计划、 自然科学基金等项目的大力支持下，南京工业大学已成功开发出陶瓷微滤和超滤膜规模生产技术，陶瓷膜产品已在化工、食品工业、医药工业、环保等领域推广应用，目前单台陶瓷膜设备的膜面积已达到220m²，初步形成了陶瓷膜的新产业。

氧化铝陶瓷滤膜是一种高效无机分离膜，其载体的研究和发展直接影响相关无机膜的工业应用和发展。目前我国关于载体专用亚球形α-氧化铝的研究几乎是空白。国外相关产品在中国的出售价格昂贵且对我国实施技术壁垒限制，而国内基本上使用刚玉砂作代用品。为此2001年12月我国有关方面根据市场需求组织研发陶瓷滤膜用α-氧化铝。项目采用一级品工业氧化铝，加入一定量的矿化剂充分混匀后，置于高温炉中高温煅烧相转化，冷却后按不同的料、球比例进行研磨，达到一定粒度后，用水洗至pH值为7，经表面处理后，水洗、分级烘干即得到陶瓷滤膜用α-氧化铝产品。采用此方法生产的陶瓷滤膜用α-氧化铝，纯度高、真密度高、晶粒大、粒度分布合理、产品质量稳定，适用于制作微孔陶瓷。采用陶瓷滤膜用α-氧化铝为载体生产的氧化铝膜过滤陶瓷，与用其它国产原料相比，有以下显著特点：提高了过滤通量、耐腐蚀性能和机械强度，有效提高了使用寿命。

由深圳市黄金屋真空科技有限公司研制的金属陶瓷复合膜是一种用于金属表面处理的新型复合材料。这种材料是采用物理气相沉积（PVD）技术，将陶瓷晶体和金属（含贵金属）在等离子状态下进行弥散复合后，沉积在金属表面的新型真空离子复合膜。它具有优于金属膜的性能，具有无镍、硬度高（300～400HV）、耐磨损强、耐腐蚀度高、装饰性好、无污染等特点，又是一种可以替代纯钯或钯镍合金电镀、湿镀法镀金工艺的环保型高科技镀膜产品。金属陶瓷复合膜既可以节省贵金属的原材料消耗，又可以成倍乃至几十倍地提高金属表面处理的质量。它在钟表、电子元器件、刀具以及汽车制造业、军事工业、宇宙航空工业中有关金属外观件、磨损件等产品领域都有广泛的应用。

云南白药集团天然药物研究院与云南大学化学系联合对陶瓷膜的微滤过程进行了研究，并且确定了膜清洗方法，为陶瓷膜过滤技术的工业化应用提供了参考依据。近年来，膜分离技术得到迅速发展。它基于筛分原理对粒子大小不同的物质进行分离，属于物理过程，无相变，尤其适用于中药的分离纯化。其中陶瓷膜是发展较快的一类膜材料，与有机膜相比，陶瓷膜具有耐酸碱、耐高温、耐有机溶剂、使用寿命长等优点。

3 镀陶瓷膜应用前景广阔

3.1 汽车防晒膜

“陶瓷膜”新产品开始抢占汽车膜市场。现在市场上的大多数汽车膜都属于“金属膜”，其进入市场的时间已经很长了。品牌的金属膜，防晒防爆效果都不错。而“陶瓷膜”在此基础上新增的两大卖点是“不反光”和“无通信阻隔”。

3.2 陶瓷膜燃料电池

高温固体氧化物燃料电池直接把化学能转化为电能，不经过中间环节，减少能量的损失，发电效率达45%以上，总发电率可达到85%以上。燃料使用面广，余热利用率高。但这种电池的电解质电导率不高，必须在高温下操作，连接密封材料必须使用铂等稀贵金属，所以，电池成本随之大大增加。

目前中国科技大学无机膜研究所已经研制成功的新型中温陶瓷膜燃料电池（CMFC），是一种以陶瓷膜作为电解质的燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了电池的内阻，提高了有用功率的输出，从而在不需要高温的条件实现了中温化，操作温度降到500～700℃。这种新型燃料电池继承了高温固体氧化物燃料电池的优点，同时降低了成本。

3.3 药用过滤陶瓷膜

抗生素的分离提纯，必须经过对发酵液的过滤和对滤出的药液进行树脂交换。目前，许多抗生素生产企业对氨基糖苷类抗生素发酵液的分离提纯工艺，不仅过程繁琐，而且有效成分收率低，仅过滤和树脂交换过程的收率损失即达30%。而运用陶瓷膜过滤系统分离提纯某种抗生素，却能使有效成分在过滤过程的收率提高近5%，在树脂交换过程中的收率提高10%以上。

3.4 水处理陶瓷

作为膜材料的重要组成部分，无机陶瓷膜在水处理领域的应用日益广泛，其市场的占有率达到12%，且每年以30%的速度递增。与有机膜相比，陶瓷膜具有耐高温、耐有机溶剂、耐酸碱、抗微生物侵蚀、刚性及机械强度好、孔径均匀、使用寿命长以及易清洗再生等优点。目前，陶瓷膜在印染、造纸、炼油等工业废水处理中得到较广泛的应用，而在自来水的净水处理中亦有不少成功的工程实践。高含量的有机污染物和有毒物质的去除和脱色处理是印染废水处理中的两大难点，陶瓷膜在这方面有着独特的优势。

3.5 食品包装膜

近年来，人们对食品包装的要求越来越高，对食品包装膜也提出了更高的要求，如耐热性、高阻隔性、良好的透明度和优良的可透微波性。越来越多引人注目的是具有高功能和良好环保适应性的透明镀陶瓷膜。这种膜尽管目前价格较高，物理性能还有待进一步改进，但可以预计，在不远的将来它将在食品包装材料中占据重要的地位。

4 镀陶瓷膜的制取技术

无机陶瓷膜的主要制备技术有：采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜；采用溶胶-凝胶法制备超滤膜；采用分相法制备玻璃膜；采用专门技术（如化学气相沉积、无电镀等）制备微孔膜或致密膜。

从发展趋势来看，膜制备技术的发展主要体现在以下两方面：一是在多孔膜研究方面，进一步完善已商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛分功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜；二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜和具有离子电子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。已经商品化的多孔膜主要是超滤和微滤膜，其制备方法以粒子烧结法和溶胶-凝胶法为主。前者主要用于制备微孔滤膜，应用广泛已商品化的Al₂O₃膜即是由粒子烧结法制备的；商品化的超滤膜，如γ-Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂膜，则以溶胶-凝胶法制备。

在复合过程中，镀陶瓷膜基本上可采用制作镀铝膜一样的条件来制取。然而，镀陶瓷膜不像镀铝膜那样容易与聚乙烯复合，因为当PET氧化硅表面直接用聚乙烯高温涂布或复合时，易趋向于伸长，从而破坏氧化硅表面层，导致阻隔性下降。同时，在目前条件下，由于技术工艺上的问题，PET膜在镀陶瓷过程中有时会发生卷曲，从而影响膜的质量。