У поређењу са комуналном отпадном водом, која првенствено садржи уобичајене загађиваче као што су органска материја, азот и фосфор, индустријска отпадна вода често има сложене саставе загађивача и често је праћена екстремним условима као што су високе температуре, јаке киселине и јаке алкалије. У овим тешким условима, традиционалне органске мембране као што су поливинилиден флуорид (ПВДФ) и полиетерсулфон (ПЕС) имају тенденцију да се боре-склоне су старењу, деформацији, хемијској деградацији, зачепљењу пора, па чак и оштећењу изазваном отицањем-, што доводи до значајног скраћивања радног века. Насупрот томе, неорганске керамичке мембране, обично направљене од глинице (-Ал₂О₃), нуде инхерентне предности укључујући отпорност на високе температуре, јаку отпорност на киселине/алкалије, високу механичку чврстоћу и отпорност на хидрофобне загађиваче. Када се комбинују са техникама унакрсне-филтрације и повратног испирања, оне могу ефикасно да реше изазове које представљају загађивачи високе{7}}концентрације. Као резултат тога, они показују одличне перформансе одвајања и оперативну стабилност у сценаријима као што су зауљене отпадне воде, отпадне воде за производњу папира и свеобухватне отпадне воде индустријског парка. У овом чланку систематски прегледамо типичне сценарије примене керамичких мембрана од алуминијума.
Принцип филтрације керамичких мембрана од глинице
Керамичке мембране од глинице се производе коришћењем високе-чистоће -Ал₂О₃ (обично веће од или једнако 99% садржаја). Њихова микроструктура генерално показује изражену асиметрију, формирајући "сендвич" структуру која се састоји од потпорног слоја, међуслоја и слоја за раздвајање. Носећи слој је синтерован од релативно великих честица глинице, обезбеђујући високу механичку чврстоћу и подносе механичко оптерећење. Међуслој има величину пора која се налази између слоја за раздвајање и слоја носача, служећи као повезујући мост и спречавајући да слој мембране продре у макропорозну подлогу током производње. Слој за одвајање је типично дебео само неколико до неколико десетина микрометара, са густом структуром пора која директно одређује тачност филтрације.
Подржана овом структуром, керамичка мембрана постиже ефикасну сепарацију путем унакрсне-филтрације. Када доводна течност која садржи различите фракције величине честица тече преко површине слоја за одвајање одређеном брзином, величина пора делује као механизам за просијавање. Под дејством трансмембранског притиска, растварач (нпр. вода) и неки раствори малих-молекула који су мањи од пора сепарационог слоја пролазе кроз мембрану, улазе у канале великих пора на страни носача и испуштају се као „прожимање“. У међувремену, суспендоване честице, колоиди, бактерије, макромолекуларне органске материје, па чак и емулговане капљице уља веће од пора, задржавају се на спољној површини мембране, формирајући „ретентат“. На основу овог принципа, керамичке мембране се такође могу комбиновати са модификацијом површине или другим технологијама (као што су адсорпција и преципитација) за селективно уклањање специфичних компоненти из индустријских отпадних вода, као што су јони тешких метала.