陶瓷膜也稱CT膜，是固態膜的一種，主要是Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂和SiO₂等無機材料經特殊工藝制備而成的非對稱多孔膜。陶瓷膜呈管狀及多通道狀，管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內或膜外側流動，小分子物質（或液體）透過膜，大分子物質（或固體）被膜截留而達到分離、濃縮、純化和環保等目的。陶瓷膜具有化學穩定性好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑，機械強度大，可反向沖洗，抗微生物能力強，耐高溫，孔徑分布窄，分離效率高等優點，在化工、冶金、食品、醫藥、環保等領域得到廣泛的應用。

1 陶瓷膜的開發

陶瓷膜的研究始于20世紀40年代，其發展可分為三個階段。從用于鈾的同位素分離的核工業時期進入到以無機微濾膜和超濾膜為主的液體分離時期和以膜催化反應為核心的全面發展時期。20世紀90年代，溶膠-凝膠技術的出現標志著無機膜的研究與應用進入第三個階段，即以氣體分離應用為主和陶瓷膜分離器-反應器組合構件的研究階段。

目前已商品化的多孔陶瓷膜的構形主要有平板、管式和多通道三種。規模應用的陶瓷膜通常采用多通道構形，即在一個圓截面上分布著多個通道，一般通道數為7、19和37，分別用來截留直徑在30～50nm、100～200nm、800～1000nm范圍的粒子。

無機陶瓷膜的主要制備技術有：溶膠-凝膠法、固態粒子燒結法、分相法、化學氣相沉積法、物理氣相沉積法等。目前多孔膜主要是超濾和微濾膜，其制備方法以粒子燒結法和溶膠-凝膠法為主。前者主要用于制備微孔濾膜，而后者主要用來制備超濾膜。

從發展趨勢來看，膜制備技術的發展主要在兩個方面：一是在多孔膜研究方面，進一步完善已商品化的無機超濾和微濾膜，其制備方法以粒子燒結法和溶膠-凝膠法為主。前者主要用于制備微孔濾膜，而后者主要用來制備超濾膜。

從發展趨勢來看，膜制備技術的發展主要在兩個方面：一是在多孔膜研究方面，進一步完善已商品化的無機超濾和微濾膜，發展具有分子篩分功能的納米濾膜、氣體分離膜和滲透汽化膜；二是在致密膜研究中，超薄金屬及其合金膜和具有離子電子混合傳導能力的固體電解質膜是研究的熱點。

2 陶瓷膜的主要應用

由于陶瓷膜具有很多優異之處，目前已在多個領域的分離工藝上獲得成功應用，可用于除菌過濾、氣體分離、滲透汽化、催化反應、廢水處理等。

2.1 除菌過濾

陶瓷膜在食品工業中的應用主要是解決食品的質量問題，陶瓷膜用于牛奶、果酒、果汁、飲料、白酒、啤酒、飲用水等的除菌過濾，效果十分顯著。其特別之處在于可以采用蒸汽對整個設備進行消毒，使產品質量得到保證。陶瓷微濾膜和陶瓷超濾膜處理地表水、制備飲用水已在歐洲應用多年，陶瓷膜與吸附集成凈水技術在我國已應用5年，以陶瓷膜為核心的集團式凈水器和家用凈水器可以采用加熱的方法進行消毒處理，具有廣闊的發展前景。膜分離技術用于食品加工分離的膜，包括超濾膜、反滲透膜、電滲析膜等。膜技術在食品廢水治理、果蔬汁飲料濃縮、混合植物油分離等方面已經成功地得到了應用，在綠色食品生產中具有重要意義。

在化工、石油化工等過程工業中，對產品和原料液的純度有嚴格的要求，傳統的過濾技術很難滿足，而陶瓷膜優異的材料性能和高精度的分離性能使其成為苛刻條件下精密過濾的首選技術。例如：對氨基苯酚生產過程中采用貴金屬催化劑，由于催化劑的脫落，不僅增加了催化劑消耗量，而且污染了產品，而采用陶瓷膜技術進行處理，產品中金屬含量降至1×10^-6以下，完全達到出口產品的質量要求。

2.2 氣體分離

陶瓷膜在氣體分離中的大規模應用僅有鈾同位素分離一例，而這一用途也正在被其它方法逐步取代，原因是致密膜通量低，成本高，高溫下不穩定，多孔膜存在分離系數與膜通量的矛盾。近年來開發的離子電子混合導體致密膜和具有分子篩分功能的多孔膜展現出良好的發展前景，有可能對膜法氣體分離領域產生巨大的影響。陶瓷膜分離領域中另一個值得開發的市場是利用毛細冷凝機理進行原料氣脫濕、有機溶劑回收以及強腐蝕性氣體干燥等。

2.3 催化反應

將陶瓷膜與催化反應結合即構成了陶瓷膜催化反應。膜催化反應起初的成功應用是將薄壁耙膜用于乙烯加氫精制以及加氫選擇性要求特別高的香料、醫藥行業。

2.4 廢水處理

陶瓷膜可以在苛刻的條件下進行長期穩定的分離操作，特別適合工業廢水處理。目前陶瓷膜主要用于含油廢水、化工及石化廢水、造紙和紡織廢水、生活污水及放射性廢水的處理。膜生物反應器（MBR）是一種由陶瓷膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。具有處理效率高，出水水質好，設備緊湊，占地面積小，易實現自動控制，運行管理簡單等優點，該技術愈來愈受到重視，成為水處理技術研究的一個熱點。

無機陶瓷膜處理廢水必須解決成本問題，一方面必須開發低價高性能的膜材料，另一方面需克服膜污染并提高膜的過濾通量，這樣才能真正推廣應用到油田回注水等領域。減少污染的方法主要是提高膜面流速、高壓反向沖洗、用各種清洗液對膜進行反復清洗。此外，一些新的方法也正在開發中，如在進料液中沖入氣體，采用脈沖流動，讓膜處于旋轉狀態等，其核心是進行傳遞過程研究，實現過程的強化傳質。

2.5 生物化工

陶瓷膜在生物化工領域的應用研究是近期的熱點之一，涉及領域包括細胞脫除、無菌水生產以及低分子有機物的澄清和生物膜反應器等。利用陶瓷膜分離發酵液中的菌體，在國內已有10余套工業規模裝置，不僅可以提高產品生產率，降低裝置負荷，而且極有利于環境保護，廢水排放量大大減少。

聚乳酸膜管復合鈣磷陶瓷引導性骨再生是陶瓷膜技術的新課題。由于各種原因所致的骨缺損，常常是臨床上棘手的問題。引導性骨再生應用隔膜為骨再生創造良好的局部環境，在口腔科已得到應用，在長管狀骨缺損修復方面也進行了探索，取得了一定的效果。多孔陶瓷能起到良好的支架左右，引導宿主床新骨長入材料內部。多孔型鈣磷陶瓷的強度與松質骨相似，具有良好的生物相容性、生物降解性，材料能與骨組織直接結合在一起。經燒結作用，在多孔型陶瓷材料的細小顆粒之間可留下許多微孔，構成一種大孔/微孔結構，使材料與組織和組織液的接觸面積增加。

從應用領域來看，陶瓷膜已經在環保、化工和生物工程等領域起到了非常重要的作用，而且表現出其他產品無法替代的優勢。不僅如此，陶瓷膜還將在能源、資源和健康等領域的分離工藝中發揮重要作用。因此，無機陶瓷濾膜將成為前景十分廣闊的一種材料，對解決我國資源短缺、環境污染等問題，都起著十分重要的作用。同時，從陶瓷膜的制備、開發應用情況和陶瓷膜的污染等方面來看，陶瓷膜繁瑣的制備工藝、高昂的制備成本、膜污染、有限的機械強度等都是制約無機陶瓷濾膜進一步推廣與應用的關鍵因素，值得進一步研究。