陶瓷膜的演变

具有活性表面的陶瓷膜最初开始用于水处理工业中。这种活性表面主要包括一些半导体纳米材料，例如二氧化钛，氧化锌，氧化铁等。这种活性陶瓷膜参与通过UV（紫外光）或阳光活化降解有机化合物的氧化还原过程。在认识到光催化降解多氯联苯（PCBs）的影响后，Carey于1976年首次讨论了光催化在水处理中的应用，半导体材料发挥了重要作用。半导体具有填充的价带和空的导带。在光催化中，半导体吸收大于其自身带隙能量的光子，然后通过从导带到价带的电子激发产生电子 - 空穴对。这些电子 - 空穴对将重新组合（仅在几纳秒内）或与周围介质反应。后者仅在电子和/或空穴可被表面缺陷捕获或被大量介质中的合适清除剂（也称为捕获剂）捕获时发生。在整个半导体材料中，只有电子或空穴可以正常相互作用，然而，在纳米级材料中，两者都可以在表面获得并且可以进行高效的相互作用。虽然水中有机分子在颗粒表面引发氧化的机理尚不完全清楚，但理论包括电子空穴直接氧化（正电子），或表面或溶液中产生的羟基自由基的间接氧化，以及综合因素。悬浮的纳米光催化剂用于修复污染物，因为悬浮状态可以提供表面积和活性。然而，悬浮方法的主要缺点之一是废物的回收和再生（或加工）。涂覆在催化剂表面上的磁性氧化铁纳米颗粒可能是一个很好的选择。在聚合物膜上使用催化剂涂层可以产生活性表面以增强分离，同时消除催化剂回收的复杂性。二氧化钛纳米颗粒具有高光活性并且在紫外光下具有抗微生物活性。因此，基于光解灭菌的水净化系统是可行的。二氧化钛纳米粉末也可以应用于陶瓷膜表面，例如二氧化硅氧化铝沸石和活性炭，它们在紫外光下和活性氧物质存在下比聚合物更稳定。催化臭氧还可用于从水和废水处理中去除天然有机和有机化合物，当与催化金属氧化物结合时，它可以降解其他物质，如酚类，芳烃和腐殖质。然而，催化剂涂覆的膜面临与陶瓷水处理膜相同的挑战，陶瓷水处理膜制造起来相对昂贵并且相对于聚合物膜具有低堆积密度。因此，催化膜尚未用作改善现有膜技术性能的方法，但已被用作开发陶瓷膜材料的技术。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器