U poređenju sa komunalnim otpadnim vodama, koje prvenstveno sadrže uobičajene zagađivače kao što su organska materija, azot i fosfor, industrijska otpadna voda često ima složene sastave zagađivača i često je praćena ekstremnim uslovima kao što su visoke temperature, jake kiseline i jake alkalije. U ovim teškim uslovima, tradicionalne organske membrane kao što su poliviniliden fluorid (PVDF) i polietersulfon (PES) imaju tendenciju da se bore-sklone su starenju, deformacijama, hemijskoj degradaciji, začepljenju pora, pa čak i oštećenjima izazvanim bubrenjem, što dovodi do značajnog skraćivanja radnog veka. Nasuprot tome, anorganske keramičke membrane, obično napravljene od glinice (-Al₂O₃), nude inherentne prednosti uključujući otpornost na visoke temperature, jaku otpornost na kiseline/alkalije, visoku mehaničku čvrstoću i otpornost na hidrofobne zagađivače. Kada se kombinuju sa unakrsnim-filtracijom i tehnikama povratnog ispiranja, oni mogu efikasno da odgovore na izazove koje predstavljaju zagađivači visoke{7}}koncentracije. Kao rezultat toga, oni pokazuju odlične performanse odvajanja i operativnu stabilnost u scenarijima kao što su zauljene otpadne vode, otpadne vode za proizvodnju papira i sveobuhvatne otpadne vode industrijskog parka. U ovom članku sistematski pregledamo tipične scenarije primjene keramičkih membrana od aluminijevog oksida.
Princip filtracije keramičkih membrana od glinice
Keramičke membrane od aluminijevog oksida se proizvode korištenjem visoke-čistoće -Al₂O₃ (obično veće od ili jednako 99% sadržaja). Njihova mikrostruktura općenito pokazuje izraženu asimetriju, formirajući "sendvič" strukturu koja se sastoji od potpornog sloja, međusloja i sloja za razdvajanje. Noseći sloj je sinterovan od relativno velikih čestica glinice, što pruža visoku mehaničku čvrstoću i nosi mehaničko opterećenje. Međusloj ima veličinu pora koja se nalazi između sloja za razdvajanje i sloja potpore, služeći kao povezujući most i sprečavajući prodiranje membranskog sloja u makroporoznu podlogu tokom proizvodnje. Sloj za odvajanje je tipično debeo samo nekoliko do nekoliko desetina mikrometara, sa gustom strukturom pora koja direktno određuje tačnost filtracije.
Podržana ovom strukturom, keramička membrana postiže efikasno odvajanje putem unakrsne-filtracije. Kada dovodna tekućina koja sadrži različite frakcije veličine čestica teče po površini sloja za odvajanje određenom brzinom, veličina pora djeluje kao mehanizam za prosijavanje. Pod djelovanjem transmembranskog pritiska, rastvarač (npr. voda) i neke male-otopljene tvari manje od pora separacijskog sloja prolaze kroz membranu, ulaze u kanale velikih pora na strani nosača i ispuštaju se kao "prožimanje". U međuvremenu, suspendirane čestice, koloidi, bakterije, makromolekularne organske tvari, pa čak i emulgirane kapljice ulja veće od pora zadržavaju se na vanjskoj površini membrane, tvoreći "retentat". Na osnovu ovog principa, keramičke membrane se takođe mogu kombinovati sa modifikacijom površine ili drugim tehnologijama (kao što su adsorpcija i precipitacija) za selektivno uklanjanje specifičnih komponenti iz industrijskih otpadnih voda, kao što su joni teških metala.