无机陶瓷膜发展历史

无机膜的发展始于本世纪四十年代，它的研究和应用经历了三个发展阶段。

第一阶段是在第二次世界大战期间，为了实施曼哈顿原子弹计划，欧美等国家采用气体扩散分离技术，利用多孔陶瓷膜材料从天然铀矿中分离UF6，以用于制备核裂变原料235U。由于UF6具有腐蚀性，故可供选择的材料仅是一些金属或陶瓷材料，在组件上则采用管式结构，多层膜涂在多孔管的内侧。美国橡树岭国家研究实验中心和法国原子能研究中心，都秘密地建造了微孔无机膜多级分离238U和235U的气体扩散工厂，前苏联也建成了类似的工厂已满足核工业需要。20世纪70年代国际上出现了两次能源危机，世界各国都加快了核能和平应用的步伐，采用陶瓷膜富集铀235UF6的工业化受到重视。1973年石油危机以后，世界各国加快了核能和平应用的步伐，采用陶瓷膜富集256UF6的工业化受到重视，欧洲国家（比利时，法国，意大利和西班牙）联合在法国建立了大型气体扩散分离工厂，可为90座90兆瓦的核反应堆提供浓缩铀，膜面积达四百万平方米，于八十年代初建成。

第二个阶段是在20世纪80年代初至20世纪90年代，由于激光技术的出现，采用无机膜富集铀已不再具备技术上的优势，逐渐退出了这一领域的竞争。失去核工业市场后的陶瓷膜生产厂家急于寻找新的市场；这也为无机膜超滤和微滤技术的工业发展带来了难得的机遇：（1）为了提高核裂变过程中气体扩散分离富集的效率，各国科学家及工程技术人员对无机膜材料的制备和工程化已经累积了非常丰富的理论和实践经验；（2）聚合物分离膜发展迅速，采用芳香聚酰胺、聚乙烯、聚酚等材料的膜原件先后开发出来，卷式管式以及中空纤维式的膜组件也相继问世，反渗透、超滤、纳滤技术在许多领域中如饮用水、海水淡化、食品加工等领域中获得了日益广泛的应用，民众对膜技术的已经有较为广泛的认知和接受度；（3）高分子膜具有化学稳定性差、力学强度低、膜污染严重、不耐溶剂、不耐高温、使用寿命短等缺点，对于比较复杂的体系难以获得满意的结果，这就为无机分离膜的发展提供了极好的机会无机膜的工业应用首先在法国的奶业、葡萄酒业获得了成功后逐渐渗透到食品工业、环境工程、生物化工、高温气体除尘、电子行业气体净化等领域。在20世纪80年代中期，无机膜的制备技术有了新的突破。荷兰Twente大学的Burggraf等人，采用溶胶-凝胶技术研制出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜，其孔径可达3nm以下，孔隙率超过50%，将无机膜尤其是陶瓷膜的研制推向一个新的高潮。

第三个阶段是在20世纪90年代以后，即以气体分离应用为主和陶瓷膜分离器-反应器组合构件的研究阶段。陶瓷膜可以将空气中的氧、氮分离，将合成氨排放气中的氢、氮分离，并从天然气中脱除水汽，自碳氢化合物中回收氢，除去水、硫化氢、二氧化碳等。另外，将无机膜与催化反应过程相结合而构成的膜催化反应过程被认为是催化学科未来三大发展方向之一。

我国无机膜的研究始于20世纪80年代末，已在实验室规模制备出了无机微滤膜、超滤膜以及高通量的金属钯膜，反应用膜以及微孔膜也正在进一步开发中。