主に有機物、窒素、リンなどの一般的な汚染物質を含む都市廃水と比較して、工業廃水は複雑な汚染物質組成を特徴とすることが多く、高温、強酸、強アルカリなどの極端な条件を伴うことがよくあります。このような過酷な条件下では、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) やポリエーテルスルホン (PES) などの従来の有機膜は、劣化、変形、化学的劣化、細孔の詰まり、さらには膨張による損傷を引き起こしやすく、耐用年数が大幅に短くなる傾向があります。-対照的に、通常アルミナ (-Al₂O₃) で作られる無機セラミック膜は、高温耐性、強酸/アルカリ耐性、高い機械的強度、疎水性汚染物質に対する耐性などの固有の利点を備えています。クロスフローろ過および逆洗技術と組み合わせると、高濃度の汚染物質によってもたらされる課題に効果的に対処できます。-その結果、油含有排水、製紙排水、総合工業団地排水などのシーンにおいて、優れた分離性能と操業安定性を発揮します。この記事では、アルミナセラミック膜の典型的な応用シナリオを体系的にレビューします。
アルミナセラミック膜のろ過原理
アルミナ セラミック膜は、高純度の -Al₂O₃ (通常、含有量 99% 以上) を使用して製造されます。{{1}それらの微細構造は一般に顕著な非対称性を示し、支持層、中間層、分離層からなる「サンドイッチ」構造を形成します。支持層は比較的大きなアルミナ粒子から焼結されているため、高い機械的強度が得られ、機械的負荷に耐えられます。中間層は分離層と支持体層の間にある孔径を有し、接続ブリッジとして機能し、製造中に膜層がマクロ多孔質支持体に浸透するのを防ぎます。分離層の厚さは通常、わずか数マイクロメートルから数十マイクロメートルで、濾過精度を直接決定する緻密な細孔構造を持っています。
この構造に支えられ、セラミック膜はクロスフローろ過による効率的な分離を実現します。-異なる粒径画分を含む供給液が分離層の表面を一定の速度で流れるとき、細孔径がふるい分け機構として機能します。膜間圧力の作用下で、溶媒（例、水）と分離層の細孔より小さいいくつかの低分子溶質-は膜を通過し、支持体側の大きな細孔チャネルに入り、「透過物」として排出されます。一方、懸濁粒子、コロイド、バクテリア、高分子有機物、さらには細孔より大きい乳化油滴も膜の外表面に保持され、「保持液」を形成します。この原理に基づいて、セラミック膜を表面改質やその他の技術（吸着や沈殿など）と組み合わせて、重金属イオンなどの特定の成分を工業廃水から選択的に除去することもできます。