无机膜的结构与组件详解

图13-2　微孔管的多层不对称结构

（一）无机膜结构

无机膜主要有两大类：微孔膜及致密膜。在使用中微孔无机膜大多制成多层、不对称的复合结构，即多孔载体上支撑一层极薄的分离层，如图13-2所示。多孔载体（底层）具有一定的力学强度，厚约数毫米，孔径在10～15μm左右，是整个膜管的基体。多孔载体一般由三氧化二铝、二氧化锆、炭、金属、陶瓷以及碳化硅材料制成。在载体上面有孔径很小、厚度很薄的分离层，用于物质的分离与富集。分离层的厚度为0.5～10μm，现正向超薄膜发展，其孔径在4nm～5μm之间。在载体层与分离层之间，还可包含一层或多层的过渡层，其孔径逐渐减小，以防止活性分离层的颗粒向多孔载体渗透。一般而言，过渡层的孔径在0.2～5μm之间，每层厚度不大于40μm。由于有过渡层的存在，多孔载体的孔径可以制备得较大，从而使膜的阻力减小，渗透通量增大。

致密型的无机膜，例如金属Pd或Pd合金膜，既可以制成单层对称的结构，也可以制成多层不对称的结构，通常膜厚在20μm以下，有的可薄至5～6μm，具有极高的渗透速度。

（二）无机膜组件(www.xing528.com)

商品化无机膜的几何结构主要有三种类型：平板型、管型及多通道型（蜂窝型）。平板型主要用于小规模的工业生产和实验室研究，管型和多通道型则适合于组装成分离元件或膜反应器。多通道结构具有单位体积膜面积大的优点，因而更多地被工业过程所采用。图13-3和图13-4是美国Alcoa公司组装的19通道蜂窝型Al2O3膜元件及其液体分离单元。

图13-3　多通道式膜元件

图13-4　氧化铝陶瓷膜分离组件