China Powder Network News Wraz z szybkim rozwojem przemysłu zmieniło się również środowisko ekologiczne, a zanieczyszczenie wody staje się coraz poważniejsze. Pod wezwaniem sekretarza generalnego Xi Jinpinga, że "czyste wody i bujne góry są nieocenionymi zasobami", zarządzanie wodą stało się narodowym planem budowania ekologicznego kręgu cywilizacyjnego. Technologia membran ceramicznych odgrywa ważną rolę w nowoczesnym uzdatnianiu wody ze względu na wysoką wydajność i oszczędność energii.
Źródło zdjęcia: Pixabay
Membrana ceramiczna z węglika krzemu to nowy rodzaj nietlenkowej membrany nieorganicznej, która ma nie tylko cechy wysokiej wytrzymałości mechanicznej, skoncentrowanego rozkładu wielkości porów, dobrej odporności na szok termiczny, długiej żywotności itp., Ale także ma zalety w strumieniu membrany, stabilności w wysokiej temperaturze i silnej odporności na kwasy. Silna alkalia ma wyjątkowe zalety i jest korzystną próbą wykorzystania jej w oczyszczaniu ścieków z metali ciężkich. Technologia separacji membran ceramicznych węglika krzemu (SiC) jest uważana za jedną z najszybciej rozwijających się technologii separacji membranowej w ostatnich latach.
Źródło zdjęcia: Oficjalna strona Dijie Film
1 Co to jest membrana ceramiczna z węglika krzemu?
Membrana ceramiczna z węglika krzemu (SIC) jest tworzona przez technologię rekrystalizacji poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze. Jego warstwa separacyjna, warstwa przejściowa i porowata warstwa nośna są wykonane z materiału SiC, a jego precyzja filtracji to głównie mikrofiltracja i ultrafiltracja. Zgodnie z różną strukturą membrany jest ona ogólnie podzielona na membranę rurową i płaską membranę. Membrana rurowa składa się z warstwy separacyjnej, warstwy przejściowej i warstwy nośnej, a płaska membrana składa się z warstwy separacyjnej i warstwy nośnej.
System separacji filtracji membranowej SIC przyjmuje głównie formę "filtracji krzyżowej" w celu oddzielenia cieczy. Ciecz surowcowa przepływa z dużą prędkością w rurce membranowej, a przezroczysty permeat zawierający małe składniki molekularne jest napędzany przez ciśnienie, aby przejść przez gęstą warstwę membrany na zewnątrz w kierunku pionowym do niej. , mętna stężona ciecz zawierająca składniki wielkocząsteczkowe zostaje przechwycona, tak aby osiągnąć cel klarowania, oddzielania, zagęszczania i oczyszczania płynu.
2 Dlaczego warto wybrać membranę ceramiczną z węglika krzemu?
Membrana ceramiczna z węglika krzemu ma następujące zalety:
♦Dobra stabilność chemiczna, odporna na silne kwasy i zasady oraz wszystkie rozpuszczalniki organiczne;
♦Dobra stabilność termiczna, szok termiczny - stabilna praca w warunkach wysokiej temperatury;
♦ Wysoka otwarta porowatość i duży strumień;
♦Dobre właściwości hydrofilowe i oleofobowe - mogą skutecznie oddzielać olej i wodę;
♦Folia ma wysoką siłę wiązania i dobrą odporność na zużycie.
Tabela porównawcza zalet i właściwości folii SiC i innych folii
3 Metoda przygotowania folii ceramicznej z węglika krzemu
Istniejące technologie przygotowania folii ceramicznej z węglika krzemu obejmują: metodę układania cząstek, metodę redukcji karbotermicznej, metodę krakingu polimerowego oraz metodę chemicznego osadzania z fazy gazowej.
3.1 Metoda pakowania cząstek
Metoda układania cząstek jest metodą spiekania cząstek w stanie stałym. Metoda ta wywodzi się z metody przygotowania porowatej ceramiki. Jest to powszechna metoda przygotowywania membran ceramicznych. Małe cząstki są domieszkowane w duże cząstki. Połączenia powstają między cząstkami, a idealną sytuacją jest wiązanie szyi między dużymi cząstkami, pozostawiając dużą liczbę otworów przelotowych, przy zachowaniu dobrych właściwości mechanicznych.
Schemat blokowy procesu metody układania cząstek
3.2 Metoda spiekania w reakcji redukcji karbotermalnej
Spiekanie w reakcji redukcji karbotermalnej wykorzystuje głównie odpowiednią ilość źródła krzemu i węgla jako surowców do równomiernego wymieszania, równomiernie powlekanego na wsporniku, a następnie reakcja redukcji karbotermicznej jest przeprowadzana w atmosferze argonowej lub próżniowej ochronie środowiska.
Schemat blokowy procesu spiekania redukcji karbotermicznej
Źródło węgla źródło krzemu stosowane w przygotowaniu ceramicznej folii z węglika krzemu przez spiekanie w reakcji redukcji karbotermicznej jest w większości organiczne, a metoda zol-żel jest często stosowana do formowania folii. Stawka nie jest wysoka i trudna, więc istnieje kilka konkretnych zastosowań.
Reakcja redukcji karbotermicznej ma różne surowce do spiekania i niską temperaturę reakcji. Jeśli może rozwiązać problemy trudnych warunków i niskiej wydajności na etapie formowania folii, ma potencjał konkurowania z metodą układania cząstek w stosy w przemysłowej produkcji folii ceramicznych z węglika krzemu.
3.3 Metoda krakingu polimerowego
Metoda krakingu polimerowego wykorzystuje prekursor ceramiczny do rozpuszczenia lub stopienia i pokrycia go na wsporniku, a następnie poddania go krakingowi w wysokiej temperaturze w celu utworzenia ceramiki nieorganicznej. Jest to stosunkowo powszechna metoda przygotowania nietlenkowej ceramiki nieorganicznej za granicą.
Folia z węglika krzemu przygotowana metodą krakingu polimerowego ma zalety wygodnego formowania folii, kontrolowanej grubości i prostego procesu. W porównaniu z metodą akumulacji cząstek temperatura ogrzewania jest niższa (około 1000 ° C), ale koszt surowców jest stosunkowo wysoki.
3.4 Chemiczne osadzanie z fazy gazowej
Warstwa folii uzyskana metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ma silną sterowalność, wysoką gęstość i mały rozmiar porów, ale jej koszt jest wysoki, proces jest skomplikowany, a strumień jest nieco niewystarczający. Obecnie folia ceramiczna z węglika krzemu otrzymana metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej jest najczęściej stosowana do półprzewodników. Przemysł i separacja faz gazowych, zastosowania w innych kierunkach nie zostały jeszcze rozwinięte.
4 Zastosowanie technologii separacji membran ceramicznych z węglika krzemu
4.1 Oddzielanie oleju od wody
Technologia separacji membran ceramicznych SiC jest najczęściej stosowana w separacji olej-woda. Rodzaje oleistej wody obejmują przetwórstwo przemysłowe czyszczące oleiste ścieki, oleiste ścieki zęzowe statków, oleiste ścieki w przemyśle naftowym i przemyśle obróbki cieplnej paliw stałych. W zależności od wielkości porów membrany ceramicznej SiC (zwykle 0,01 ~ 10 μm), rodzaje zanieczyszczeń olejem, które leczy, mogą obejmować olej śliski, olej zemulgowany, a nawet olej rozpuszczony. Technologia separacji membran ceramicznych SiC nie tylko sprawia, że cały system separacji jest bardziej kompaktowy, ale także zmniejsza zużycie chemikaliów w porównaniu z obecnymi technologiami stosowanymi do oczyszczania ścieków z poszukiwań ropy naftowej i gazu.
4.2 Oczyszczanie wody
Ze względu na wysoką stabilność strukturalną i selektywność, ceramiczna membrana ultrafiltracyjna SiC może być również stosowana do oczyszczania wody i oddzielania zawieszonych ciał stałych, bakterii i innych zanieczyszczeń w wodzie. Ogólnie rzecz biorąc, precyzja filtracji membrany ceramicznej SiC to mikrofiltracja i ultrafiltracja. W procesie uzdatniania wody jest on zazwyczaj konfigurowany jako wtórny lub nawet trzeciorzędny proces wykańczania, który może skutecznie oddzielać zawieszone ciała stałe, małe cząstki stałe, bakterie itp. Badania nad technologią separacji membran ceramicznych SiC w oczyszczaniu wody nadal wymagają pogłębienia, a także dalszego zbadania obszarów zastosowań z możliwością rozszerzenia.
4.3 Usuwanie i oczyszczanie pyłu gazowego
W ostatnich latach pojawiły się również badania aplikacyjne membrany ceramicznej SiC w usuwaniu i oczyszczaniu pyłu gazowego, a membrana ceramiczna SiC ma dokonać wielkich osiągnięć w dziedzinie separacji gazów.
5Wniosek
Wraz z rosnącym naciskiem na ochronę środowiska w kraju i za granicą, potrzeby krajów w zakresie wsparcia dla wysokowydajnej technologii filtracji i separacji stają się coraz pilniejsze, stwarzając możliwość rozwoju i zastosowania technologii separacji membran ceramicznych SiC. W przyszłości nadal konieczne jest zainwestowanie wielu zasobów w rozwiązanie problemów niedojrzałej technologii produkcji i przygotowania membran oraz niedoskonałych badań aplikacyjnych, tak aby technologia separacji membran ceramicznych SiC mogła być naprawdę stosowana i przynosić korzyści ludziom.
Źródło odniesienia:
[1] Oficjalna strona internetowa Hubei Dijie Membrane Technology Co., Ltd.
[2] Xu Zhengwei. Badanie oczyszczania ścieków z metali ciężkich za pomocą membrany ceramicznej z węglika krzemu. Uniwersytet Inżynieryjny w Wuhan. 2018.
【3】Yu Yanzi, et al. Postęp w badaniach nad zastosowaniem porowatej technologii separacji membran ceramicznych z węglika krzemu. 2021.
(Edytowane przez China Powder Network / Xingyao)
Uwaga: Zdjęcia nie są przeznaczone do użytku komercyjnego, prosimy o poinformowanie i usunięcie w przypadku naruszenia!