เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำเสียชุมชน ซึ่งโดยหลักแล้วประกอบด้วยสารมลพิษทั่วไป เช่น อินทรียวัตถุ ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส น้ำเสียจากอุตสาหกรรมมักมีองค์ประกอบของสารปนเปื้อนที่ซับซ้อน และมักมาพร้อมกับสภาวะที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง กรดแก่ และด่างแก่ ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเหล่านี้ เมมเบรนอินทรีย์แบบดั้งเดิม เช่น โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) และโพลีอีเทอร์ซัลโฟน (PES) มีแนวโน้มที่จะประสบปัญหา-พวกมันมีแนวโน้มที่จะแก่ชรา การเสียรูป การเสื่อมสภาพทางเคมี การอุดตันของรูพรุน และแม้กระทั่ง-ความเสียหายที่เกิดจากการบวม ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก ในทางตรงกันข้าม เมมเบรนเซรามิกอนินทรีย์ ซึ่งโดยทั่วไปทำจากอลูมินา ( -Al₂O₃) มีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติ เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อกรด/ด่างเข้มข้น ความแข็งแรงเชิงกลสูง และความต้านทานต่อมลพิษที่ไม่ชอบน้ำ เมื่อรวมกับเทคนิคการกรองแบบไหลข้าม-และเทคนิคการล้างย้อน พวกเขาสามารถจัดการกับความท้าทายที่เกิดจากมลพิษที่มีความเข้มข้นสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ที่ได้คือแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการแยกที่ดีเยี่ยมและความเสถียรในการปฏิบัติงานในสถานการณ์ต่างๆ เช่น น้ำเสียที่เป็นน้ำมัน น้ำเสียจากการผลิตกระดาษ และน้ำเสียจากอุทยานอุตสาหกรรมแบบครบวงจร ในบทความนี้ เราจะตรวจสอบสถานการณ์การใช้งานทั่วไปของเมมเบรนเซรามิกอลูมินาอย่างเป็นระบบ
หลักการกรองของเมมเบรนเซรามิกอลูมินา
เมมเบรนเซรามิกอลูมินาถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้-ความบริสุทธิ์สูง -Al₂O₃ (โดยทั่วไปจะมีปริมาณมากกว่าหรือเท่ากับ 99%) โดยทั่วไปโครงสร้างจุลภาคของพวกมันจะแสดงความไม่สมมาตรอย่างเด่นชัด โดยสร้างโครงสร้าง "แซนวิช" ซึ่งประกอบด้วยชั้นรองรับ ชั้นกลาง และชั้นแยก ชั้นรองรับถูกเผาจากอนุภาคอลูมินาที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ ทำให้มีความแข็งแรงเชิงกลสูงและรับภาระทางกล ชั้นกลางมีขนาดรูพรุนที่อยู่ระหว่างชั้นแยกและชั้นรองรับ ซึ่งทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมและป้องกันไม่ให้ชั้นเมมเบรนเจาะเข้าไปในส่วนรองรับที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ในระหว่างการประดิษฐ์ โดยทั่วไปชั้นการแยกจะมีความหนาเพียงไม่กี่ถึงหลายสิบไมโครเมตร โดยมีโครงสร้างรูพรุนหนาแน่นที่กำหนดความแม่นยำในการกรองโดยตรง
ด้วยโครงสร้างนี้ เมมเบรนเซรามิกจึงสามารถแยกสารได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการกรองแบบไหลข้าม- เมื่อของเหลวป้อนที่มีเศษส่วนขนาดอนุภาคต่างกันไหลผ่านพื้นผิวของชั้นการแยกด้วยความเร็วหนึ่ง ขนาดรูพรุนจะทำหน้าที่เป็นกลไกการกรอง ภายใต้การกระทำของแรงดันเมมเบรน ตัวทำละลาย (เช่น น้ำ) และโมเลกุลขนาดเล็ก-บางตัวจะละลายที่มีขนาดเล็กกว่ารูพรุนของชั้นที่แยกตัวผ่านเมมเบรน เข้าไปในช่องรูพรุนขนาดใหญ่ที่ด้านรองรับ และถูกปล่อยออกมาเป็น "เปอร์มีเอต" ในขณะเดียวกัน อนุภาคแขวนลอย คอลลอยด์ แบคทีเรีย สารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ และแม้แต่หยดน้ำมันอิมัลชันที่มีขนาดใหญ่กว่ารูพรุนจะยังคงอยู่บนพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรน ก่อตัวเป็น "รีเทนเทต" ตามหลักการนี้ เมมเบรนเซรามิกยังสามารถใช้ร่วมกับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวหรือเทคโนโลยีอื่นๆ (เช่น การดูดซับและการตกตะกอน) เพื่อเลือกเอาส่วนประกอบเฉพาะออกจากน้ำเสียทางอุตสาหกรรม เช่น ไอออนของโลหะหนัก