无机膜分离技术作为现代工业过程强化与环境保护的关键支撑，正面临着成本控制与性能提升的双重挑战。传统陶瓷膜受制于高端原料的高成本以及复杂制备工艺，其大规模推广应用受到限制。近年来，以工业固废为主要原料，通过碳酸盐矿物原位分解造孔技术制备高孔隙率陶瓷膜，成为降低生产成本、提升分离效率的重要技术路径。本文围绕白云石与石灰石两类碳酸盐造孔剂对陶瓷膜结构与性能的影响展开分析，系统阐述低成本高孔隙率陶瓷膜的制备机理与应用潜力。

  一、陶瓷膜原料体系与碳酸盐造孔机理

  《2025-2030年中国陶瓷膜行业项目调研及市场前景预测评估报告》以铝矾土和煤矸石为主要基体材料，分别引入白云石和石灰石作为造孔剂，采用原位烧结法制备多孔陶瓷膜。铝矾土中高含量的氧化铝与煤矸石中的石英、高岭石共同构成陶瓷膜的骨架结构。白云石和石灰石在高温煅烧过程中发生热分解，分别释放二氧化碳气体，在坯体中形成连通孔隙，同时生成的氧化钙和氧化镁参与固相反应，转化为钙长石等晶相，既起到造孔作用又增强了膜体强度。与空白样品相比，添加碳酸盐的陶瓷膜晶相中均含有刚玉、石英和钙长石，其中白云石体系中还生成了尖晶石，石灰石体系中则出现了钙铝黄长石。

  二、陶瓷膜烧结温度与孔隙率的定量关系

  实验数据表明，烧结温度对陶瓷膜孔隙率具有显著调控作用。未添加造孔剂的空白样品在1100°C时孔隙率为24.64%，随着温度升至1200°C，孔隙率急剧下降至1.61%，样品趋于完全致密。添加白云石的陶瓷膜在1150°C时表现出优良的孔隙结构，其中含30%白云石的样品孔隙率显著高于低含量样品。添加石灰石的陶瓷膜在同等条件下表现更为优异，含30%石灰石的样品孔隙率和气体通量均高于相同含量的白云石体系样品，显示出石灰石作为造孔剂的优越性。

  三、陶瓷膜微观结构演变与孔径分布特征

  显微结构分析显示，不同造孔剂对陶瓷膜孔径分布产生差异化影响。白云石体系样品的最可几孔径随造孔剂含量增加呈现先增大后减小的趋势，含20%白云石的样品最可几孔径为0.3740 μm，而含30%白云石的样品因板状钙长石的生成导致孔径略有减小至0.3203 μm。相比之下，石灰石体系样品的最可几孔径随造孔剂含量增加单调增大，含30%石灰石的样品最可几孔径达到0.4965 μm，孔径分布范围扩展至1.1162 μm，这种宽孔径分布有利于提高膜通量。

  四、陶瓷膜油水分离性能与通量稳定性评价

  在含油废水处理应用中，陶瓷膜的渗透通量随碳酸盐造孔剂含量增加而显著提升。含30%石灰石的样品在1150°C烧结后展现出最优的分离性能，初始渗透通量达到0.52 m³/(m²·h)，在运行60分钟后稳定在0.19 m³/(m²·h)，这一稳定通量显著高于其他配方样品。同时，该样品对油相的平均去除率达到89.27%，处理后出水油浓度降至10.73 mg/L，满足污水综合排放标准中低于20 mg/L的要求。这种高通量特性源于石灰石造孔剂形成的大孔径和高孔隙率结构，有效降低了膜传质阻力。

  总结

  通过对白云石和石灰石两类碳酸盐造孔剂的系统研究，明确了低成本高孔隙率陶瓷膜的制备规律。石灰石作为造孔剂制备的陶瓷膜在孔隙率、孔径尺寸和渗透通量方面均优于白云石体系，其中含30%石灰石的样品在1150°C烧结后孔隙结构最优，稳定渗透通量达到0.19 m³/(m²·h)。该技术路线以工业固废为主要原料，不仅降低了生产成本，还实现了优异的含油废水处理性能，为陶瓷膜在环保领域的规模化应用提供了可行的技术方案。未来研究可进一步优化烧结制度与孔径调控机制，以满足不同分离场景的精度需求。