Keramikamembraane

Keramikamembraane zijn scheidingsmembranen gemaakt van keramische materialen. Door hun poreuze of dunne, stevige structuur kunnen ze vloeistoffen of gassen scheiden op basis van maat of chemische interacties. Ze blijven functioneren bij hoge temperaturen en onder agressieve chemische omstandigheden, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waar kunststofmembranen niet haalbaar zijn.

Er bestaan twee hoofdtypen keramikamembranen: porous keramische membranen en dense keramische membranen. Porous membranen worden toegepast voor filtratieprocessen zoals microfiltratie, ultrafiltratie en nanofiltratie, met pore sizes die variëren van ongeveer enkele nanometer tot enkele mikrometer. Dense keramische membranen zijn bedoeld voor gas- en vloeistofscheiding waar een selectieve permeatie plaatsvindt, bijvoorbeeld bij zuurstof-, waterstof- of CO2-scheiding. Naast deze categorieën bestaan ook gecombineerde of gecoate membranen die keramische onderlagen combineren met andere functionele lagen.

Veel gebruikte keramische materialen zijn aluminiumoxide (Al2O3), siliciumcarbide (SiC), zirkoniumdioxide (ZrO2), titania (TiO2) en mulliet; vaak worden ook gemengde oxiden toegepast. De fabricage van keramische membranen gebeurt via slip casting, tape casting of extrusie en eindigt in een sinteringsstap die de poriestructuur bepaalt. Vormfouten, poreuze grootte en defecten zijn kritieke factoren; daarom speelt procescontrole bij het ontwerp en de productie een grote rol.

Toepassingen omvatten water- en afvalwaterbehandeling, voedsel- en geneesmiddelenindustrie, chemische verwerking en energietoepassingen zoals zuurstof-, waterstof- of CO2-scheiding en, in hogere temperaturen, gebruik in keramische membraanbrandstofcellen. Voordelen zijn hoge chemische en thermische stabiliteit en lange levensduur; nadelen zijn hoge kosten en brosheid, wat fouling en mechanische belasting kan verergeren. Recente ontwikkelingen richten zich op coatings, composite membranen en geavanceerde microstructuren voor betere selectiviteit en doorvoer.