无机膜的分类及应用范围

无机膜是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。根据无机膜表层孔结构的特点，无机膜可分为致密膜和多孔膜两大类。根据IUPAC（国际通用聚合物标准委员会）的标准，孔径小于0.5nm的膜为致密膜，孔径大于0.5nm的膜为多孔膜。多孔无机膜按孔径范围又可分为大孔膜（孔径＞50nm）、中孔膜（2nm＜孔径＜50nm）和微孔膜（0.5nm＜孔径＜2nm）。图13-1列出了无机膜的主要种类。

图13-1　无机膜的主要种类

（1）致密膜。致密膜包括各类金属及其合金膜和固体氧化物电解质膜。金属及其合金膜包括Pd膜、Ag膜以及Pd-Ni、Pd-Au、Pd-Ag合金膜等，其孔径小于0.5nm，可选择性地溶解氢或氧，实现氢或氧的纯化，以用于加氢或脱氢反应、超纯氢的制备和氧化反应。固体氧化物电解质膜，如由Y2O3稳定的ZrO2膜、钙钛矿型氧化物膜等。这类膜是利用离子电子传导的原理而选择性透氧，可应用于进行氧化反应的膜反应器、传感器制造等领域。致密膜的结构特性决定了这类膜对气体的选择性高，其缺点是渗透通量低，制造成本高，限制了其大规模应用。近年来新开发出的一种支撑金属铝膜及其合金膜，厚度可达5μm以下，氢透过速度为10～100cm3/（cm2·min），具有良好的应用前景。(www.xing528.com)

（2）多孔膜。多孔膜包括多孔金属膜、多孔陶瓷膜及分子筛等。目前已工业化的无机膜均为大孔膜和中孔膜，处于微滤和超滤之内。而微孔膜仍处于实验室研制阶段，其孔径接近分子尺度，在气体分离以及膜催化反应领域有着广泛的应用前景，成为当前研究和开发的热点。多孔膜的渗透率比致密膜要高，但选择性较低。致密膜和多孔膜各具特点，相辅相成，适用于不同的应用领域。

根据结构中有无担体的特点，无机膜又可分为非担载膜和担载膜。有工业应用价值的主要是担载膜，非担载膜主要用于实验室小规模应用研究。

根据制膜材料的不同，无机膜可以分为金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属配合物膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。