كاربرد آلومينا در صنعت آب و فاضلاب

آلومینا به عنوان جاذبی مناسب برای تصفیه و حذف یون­ها و ناخالصی­ها از منابع آبی معرفی شد. حذف فلوراید از آب آشامیدنی که عامل مهمی در سلامت انسان است از طریق جاذب­های آلومینایی به خوبی صورت می­گیرد. در این راستا برخی از مطالعات به دنبال یافتن جاذب­هایی با راندمان بالا و ارزان قیمت­تر از آلومینا بوده­ اند. بعضی از جاذب­ها مانند خاک رس حاوی مقداری از اکسید آلومینیوم، آهن و سیلیکون نتایج خوبی در بر داشته است.

غشاهای سرامیکی

غشاهای سرامیکی از اکسیدهای فلزی ساخته می­شوند که اغلب شامل آلومینا، تیتانیا و زیرکونیا و یا ترکیبی از آن­­ها هستند. تا به ­امروز به دلیل پایداری ساختاری، شیمیایی و حرارتی بسیار خوب آلومینا، غشاهای سرامیکی تجاری از آلومینا ساخته می­شوند. چالش اصلی غشاهای آلومینایی نیاز به دماهای زینتر بالا (تا حدود ℃ 1500) به هنگام ساخت است. این دمای بالا برای برقراری تناسب بین استحکام مکانیکی و تخلخل در غشاهای تهیه شده از پودر آلومینایی با ابعاد میکرونی نیاز است. نکته قابل توجه این است که علاوه بر صرف انرژی زیاد برای تأمین این میزان گرما، پودر آلومینا نیز قیمت بالایی دارد که هزینه نهایی برای تهیه غشا را بسیار بالا می­برد. از سویی هزینه زمانی برای این فرآیند نیز زیاد است. در نتیجه این غشاها با قیمت تمام شده بالا برای کاربردهای صنعتی مقرون به صرفه نیستند و مطالعات به دنبال جایگزینی با غشاهایی با قیمت مناسب هستند.

بنابراین تهیه غشاهای ارزان قیمت با راندمان بالا یکی از الزامات صنعتی است. خاک رس یکی از مواد مطرح شده در این راستا است. انواع مختلفی از خاک رس مانند کائولن، خاک رس سفید، خاک نسوز و بنتونیت وجود دارد. بوکسیت و دیاسپور نیز از انواع مختلف خاک رس با درصد بالایی از آلومینا هستند. از این میان کائولن به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد بیش از سایر گزینه­ ها برای تهیه غشا مورد توجه است.  این ماده پلاستیسیته پایین و خواص دیرگدازی بسیار خوبی برای تهیه غشا دارد. به علاوه کائولن آب دوست است که ویژگی مناسبی جهت تهیه فیلترهای آب است. بنابراین، غشاهای ارزان کائولنی برای کاربردهای مختلف مانند تصفیه فاضلاب روغنی، غشا برای جدایش گازها و بستر کاتالیزور پیشنهاد می­‌شوند. طبق مطالعات کائولن به دلیل نظم کریستالی، ترکیب شیمیایی و خواص معدنی گزینه ­ای مناسب برای تهیه غشاهای متخلخل سرامیکی است. در شکل زیر می­ توانید روند ره به رشد مطالعات انجام گرفته روی این ماده برای تهیه غشا ره بین سال­های 2006 تا 2016 مشاهده نمایید.