Verrattuna yhdyskuntajäteveteen, joka sisältää pääasiassa yleisiä saasteita, kuten orgaanista ainetta, typpeä ja fosforia, teollisuusjätevedessä on usein monimutkaisia saastekoostumuksia, ja siihen liittyy usein äärimmäisiä olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja, vahvoja happoja ja vahvoja emäksiä. Näissä ankarissa olosuhteissa perinteiset orgaaniset kalvot, kuten polyvinylideenifluoridi (PVDF) ja polyeetterisulfoni (PES), yleensä kamppailevat-ne ovat alttiita ikääntymiselle, muodonmuutoksille, kemialliselle hajoamiselle, huokosten tukkeutumiselle ja jopa turvotuksen aiheuttamille vaurioille, mikä lyhentää merkittävästi käyttöikää. Sitä vastoin epäorgaaniset keraamiset kalvot, jotka on tyypillisesti valmistettu alumiinioksidista (-Al₂O3), tarjoavat luontaisia etuja, kuten korkean lämpötilan kestävyyden, vahvan hapon/alkalin kestävyyden, korkean mekaanisen lujuuden ja kestävyyden hydrofobisille epäpuhtauksille. Yhdistettynä risti-virtaussuodatus- ja vastahuuhtelutekniikoihin ne voivat vastata tehokkaasti korkean-pitoisuuksien epäpuhtauksien aiheuttamiin haasteisiin. Tämän seurauksena ne osoittavat erinomaista erotuskykyä ja toiminnan vakautta sellaisissa skenaarioissa kuin öljyinen jätevesi, paperinvalmistuksen jätevesi ja kattava teollisuuspuiston jätevesi. Tässä artikkelissa tarkastelemme järjestelmällisesti alumiinioksidikeraamikalvojen tyypillisiä käyttöskenaarioita.
Alumiinioksidikeraamisten kalvojen suodatusperiaate
Alumiinioksidikeraamiset kalvot valmistetaan käyttämällä korkean -puhtauden -Al₂O3:a (yleensä suurempi tai yhtä suuri pitoisuus kuin 99 %). Niiden mikrorakenteessa on yleensä selvä epäsymmetria muodostaen "sandwich"-rakenteen, joka koostuu tukikerroksesta, välikerroksesta ja erotuskerroksesta. Tukikerros on sintrattu suhteellisen suurista alumiinioksidihiukkasista, mikä tarjoaa korkean mekaanisen lujuuden ja kestää mekaanisen kuormituksen. Välikerroksen huokoskoko on erotuskerroksen ja tukikerroksen välissä, ja se toimii yhdistävänä siltana ja estää kalvokerrosta tunkeutumasta makrohuokoiseen kantajaan valmistuksen aikana. Erotuskerros on tyypillisesti vain muutamasta useaan kymmeneen mikrometriin paksu, ja sen tiheä huokosrakenne määrää suoraan suodatustarkkuuden.
Tämän rakenteen tukemana keraaminen kalvo erottuu tehokkaasti risti{0}}virtaussuodatuksen avulla. Kun eri partikkelikokoisia fraktioita sisältävä syöttöneste virtaa erotuskerroksen pinnan poikki tietyllä nopeudella, toimii huokoskoko seulontamekanismina. Transmembraanipaineen vaikutuksesta liuotin (esim. vesi) ja jotkut pienet -molekyyliset liuenneet aineet, jotka ovat pienempiä kuin erotuskerroksen huokoset, kulkevat kalvon läpi, menevät tukipuolen suuriin huokoskanaviin ja poistuvat "läpäisevänä". Sillä välin suspendoituneet hiukkaset, kolloidit, bakteerit, makromolekyyliset orgaaniset aineet ja jopa huokosia suuremmat emulgoidut öljypisarat jäävät kalvon ulkopinnalle muodostaen "retentaatin". Tämän periaatteen perusteella keraamiset kalvot voidaan myös yhdistää pintamodifiointiin tai muihin tekniikoihin (kuten adsorptio ja saostus) tiettyjen komponenttien, kuten raskasmetalli-ionien, poistamiseksi valikoivasti teollisuuden jätevedestä.