China Powder Network News Med den hurtige udvikling af industrien har det økologiske miljø også ændret sig, og vandforurening er blevet mere og mere alvorlig. Under generalsekretær Xi Jinpings opfordring til, at "klare farvande og frodige bjerge er uvurderlige aktiver", er vandforvaltning blevet en national plan for opbygning af en økologisk civilisationscirkel. Keramisk membranteknologi spiller en vigtig rolle i moderne vandbehandling på grund af dens høje effektivitet og energibesparelse.
Billede kilde: Pixabay
Siliciumcarbidkeramisk membran er en ny type ikke-oxid uorganisk membran, som ikke kun har egenskaberne ved høj mekanisk styrke, koncentreret porestørrelsesfordeling, god termisk stødbestandighed, lang levetid osv., Men har også fordele i membranflux, høj temperaturstabilitet og stærk syrebestandighed. Stærk alkali har fremragende fordele, og det er et gavnligt forsøg på at bruge det til behandling af tungmetalspildevand. Siliciumcarbid (SiC) keramisk membranseparationsteknologi anses for at være en af de hurtigst udviklende membranseparationsteknologier i de senere år.
Billedkilde: Dijie Film officielle hjemmeside
1 Hvad er en keramisk membran af siliciumcarbid?
Siliciumcarbidkeramisk membran (SIC) dannes ved omkrystallisationsteknologi gennem sintring ved høj temperatur. Dens separationslag, overgangslag og porøse støttelag er alle lavet af SiC-materiale, og dets filtreringspræcision er for det meste mikrofiltrering og ultrafiltrering. Ifølge den forskellige membranstruktur er den generelt opdelt i rørformet membran og flad membran. Den rørformede membran består af et separationslag, et overgangslag og et understøttende lag, og den flade membran består af et separationslag og et understøttende lag.
SIC-membranfiltreringsseparationssystemet vedtager for det meste form af "cross-flow filtrering" for at adskille væsken. Råmaterialevæsken strømmer med høj hastighed i membranrøret, og det klare permeat indeholdende små molekylære komponenter drives af trykket for at passere gennem membranens tætte lag udad i lodret retning til det. opfanges den uklare koncentrerede væske, der indeholder makromolekylære komponenter, for at opnå formålet med at afklare, adskille, koncentrere og rense væsken.
2 Hvorfor vælge siliciumcarbid keramisk membran?
Siliciumcarbid keramisk membran har følgende fordele:
♦God kemisk stabilitet, resistent over for stærk syre og alkali og alle organiske opløsningsmidler;
♦God termisk stabilitet, termisk stød - stabil drift under høje temperaturforhold;
♦ Høj åben porøsitet og stor flux;
♦Gode hydrofile og oleofobe egenskaber - kan effektivt adskille olie og vand;
♦Filmen har høj bindingsstyrke og god slidstyrke.
Sammenligningstabel over fordele og egenskaber ved SiC-film og andre film
3 Fremstillingsmetode for keramisk film af siliciumcarbid
De eksisterende forberedelsesteknologier af siliciumcarbidkeramisk film omfatter: partikelstablingsmetode, carbotermisk reduktionsmetode, polymerkrakningsmetode og kemisk dampaflejringsmetode.
3.1 Partikelpakningsmetode
Partikelstablingsmetoden er solid state partikelsintringsmetoden. Denne metode er afledt af fremstillingsmetoden for porøs keramik. Det er en almindelig metode til fremstilling af keramiske membraner. Små partikler doteres i store partikler. Forbindelser dannes mellem partikler, og den ideelle situation er halsbinding mellem store partikler, hvilket efterlader et stort antal gennemgående huller, samtidig med at der opretholdes gode mekaniske egenskaber.
Procesreddiagram over partikelstablingsmetode
3.2 Carbotermisk reduktionsreaktionssintringsmetode
Carbotermisk reduktionsreaktionssintring bruger hovedsageligt en passende mængde siliciumkilde og kulstof som råmaterialer, der skal blandes ensartet, ensartet belagt på understøtningen, og derefter udføres carbotermisk reduktionsreaktion i en argonatmosfære eller vakuummiljøbeskyttelse.
Carbotermisk reduktion sintring proces flow diagram
Den kulstofkilde siliciumkilde, der anvendes til fremstilling af siliciumcarbidkeramisk film ved carbotermisk reduktionsreaktionssintring, er for det meste organisk, og sol-gel-metoden bruges ofte til at danne filmen. Satsen er ikke høj og vanskelig, så der er få specifikke applikationer.
Den carboterme reduktionsreaktion har forskellige sintringsråmaterialer og lav reaktionstemperatur. Hvis det kan løse problemerne med barske forhold og lavt udbytte i filmdannelsesfasen, har det potentialet til at konkurrere med partikelstablingsmetoden i den industrielle produktion af siliciumcarbidkeramiske film.
3.3 Polymer krakning metode
Polymerkrakningsmetoden bruger en keramisk forløber til at opløse eller smelte og belægge den på understøtningen og derefter gennemgå revner ved høj temperatur for at danne uorganisk keramik. Det er en relativt almindelig fremstillingsmetode for ikke-oxid uorganisk keramik i udlandet.
Siliciumcarbidfilmen fremstillet ved polymerkrakningsmetoden har fordelene ved bekvem filmdannelse, kontrollerbar tykkelse og enkel proces. Sammenlignet med partikelakkumuleringsmetoden er opvarmningstemperaturen lavere (ca. 1000 ° C), men omkostningerne ved råmaterialer er relativt høje.
3.4 Kemisk dampaflejring
Filmlaget opnået ved kemisk dampaflejringsmetode har stærk styrbarhed, høj densitet og lille porestørrelse, men omkostningerne er høje, processen er kompliceret, og fluxen er lidt utilstrækkelig. På nuværende tidspunkt anvendes siliciumcarbidkeramisk film opnået ved kemisk dampaflejringsmetode for det meste til halvledere. Industri og gasseparation, anvendelser i andre retninger er endnu ikke videreudviklet.
4 Anvendelse af siliciumcarbid keramisk membran separationsteknologi
4.1 Adskillelse af olie og vand
SiC keramisk membran separationsteknologi er den mest anvendte i olie-vand adskillelse. De involverede typer olieholdigt vand omfatter industriel forarbejdning, der renser olieholdigt spildevand, skibslændeolieholdigt spildevand, olieholdigt spildevand i olieindustrien og termisk forarbejdningsindustri med fast brændsel. Afhængigt af porestørrelsen på SiC keramiske membran (normalt 0,01 ~ 10 μm) kan de typer olieforurening, den behandler, omfatte glat olie, emulgeret olie og endda opløst olie. SiC keramiske membranseparationsteknologi gør ikke kun det samlede separationssystem mere kompakt, men reducerer også brugen af kemikalier sammenlignet med de nuværende teknologier, der anvendes til behandling af olie- og gasefterforskningsspildevand.
4.2 Vandrensning
På grund af sin høje strukturelle stabilitet og selektivitet kan SiC keramisk ultrafiltreringsmembran også bruges til at rense vand og adskille suspenderede faste stoffer, bakterier og andre urenheder i vand. Generelt er filtreringspræcisionen af SiC keramisk membran mikrofiltrering og ultrafiltrering. I vandbehandlingsprocessen er den generelt konfigureret som en sekundær eller endog tertiær efterbehandlingsproces, som effektivt kan adskille suspenderede faste stoffer, små faste partikler, bakterier osv. Forskningen i SiC keramisk membranseparationsteknologi inden for vandrensning skal stadig uddybes, og de udvidelige anvendelsesområder skal også undersøges nærmere.
4.3 Fjernelse og rensning af gasstøv
I de senere år er applikationsforskningen af SiC keramisk membran i fjernelse og rensning af gasstøv også dukket op, og SiC keramisk membran forventes at gøre store resultater inden for gasseparation.
5Konklusion
Med den stigende vægt på miljøbeskyttelse i ind- og udland bliver landenes støttebehov for højtydende filtrerings- og separationsteknologi mere og mere presserende, hvilket skaber mulighed for udvikling og anvendelse af SiC keramisk membranseparationsteknologi. I fremtiden er det stadig nødvendigt at investere mange ressourcer for at løse problemerne med umoden membranproduktion og forberedelsesteknologi og ufuldkommen applikationsforskning, så SiC keramisk membranseparationsteknologi virkelig kan anvendes og gavne folket.
Referencekilde:
[1] Den officielle hjemmeside for Hubei Dijie Membrane Technology Co., Ltd.
[2] Xu Zhengwei. Undersøgelse af behandling af tungmetalspildevand med siliciumcarbidkeramisk membran. Wuhan Engineering University. 2018.
【3】Yu Yanzi, et al. Forskningsfremskridt inden for anvendelse af porøs siliciumcarbid keramisk membranseparationsteknologi. 2021.
(Redigeret af China Powder Network/Xingyao)
Bemærk: Billederne er ikke til kommerciel brug, bedes du informere og slette, hvis der er nogen overtrædelse!