Příprava a aplikace SiC membrány

Stávající technologie přípravy keramické membrány z karbidu křemíku zahrnují: metodu vrstvení částic, metodu uhlíkové tepelné redukce, metodu krakování polymeru a metodu chemické depozice z par.

Metoda stohování částic

Metoda vrstvení částic je metoda slinování pevných částic. Tato metoda je odvozena od metody přípravy porézní keramiky a je běžnou metodou přípravy keramické membrány. Malé částice jsou dotovány ve velkých částicích. Charakteristiky malých částic, které se snadno spékají, se používají ke zvýšení teploty, aby se vytvořilo spojení mezi velkými částicemi. Ideální stav je, že hrdla velkých částic jsou spojena a ponechávají velké množství průchozích otvorů při zachování dobrých mechanických vlastností.

Při použití metody vrstvení částic k výrobě membrán z karbidu křemíku se často používá metoda máčení v kaši pro vytvoření membránové vrstvy kapilárním působením. Po přípravě stabilní suspenzní kaše se kaše uvede do kontaktu s povrchem nosného tělesa, médium proudí do nosného tělesa a suroviny dispergované v médiu se koncentrují a akumulují na povrchu nosného tělesa za vzniku částice vrstva, která se poté vysuší a vypálí do podoby hotového výrobku. Protože se tato metoda snadno ovládá a vyžaduje nízké vybavení, často se používá při výrobě komerčních keramických membrán z karbidu křemíku.

Uhlíková tepelná redukční metoda reakčního slinování

Slinování při tepelné redukci uhlíku používá hlavně vhodné množství zdroje křemíku a uhlíku jako suroviny, aby se rovnoměrně promíchaly, rovnoměrně je nanesly na nosič a poté provedly uhlíkovou tepelnou redukční reakci pod argonovou atmosférou nebo pod vakuem.

Zdroj uhlíku a zdroj křemíku používané při přípravě keramických membrán z karbidu křemíku slinováním při tepelné redukci uhlíku jsou většinou organické a pro vytvoření filmu je často vyžadována metoda sol-gel. Metoda sol-gel má však potíže s drsnými podmínkami tvorby filmu, snadnými defekty a nízkým výtěžkem při přípravě membrán z karbidu křemíku, takže existuje jen málo specifických aplikací.

Uhlíkové tepelné redukční reakční slinování má různé suroviny a nízkou reakční teplotu. Pokud lze vyřešit drsné podmínky a nízkou výtěžnost ve fázi vytváření filmové vrstvy, má potenciál konkurovat metodě akumulace částic v průmyslové výrobě keramických membrán z karbidu křemíku.

Metoda krakování polymerů

Metoda krakování polymeru využívá keramický prekurzor k jeho rozpuštění nebo roztavení a jeho potažení na nosiči a poté k jeho prasknutí při vysoké teplotě za vzniku anorganické keramiky. V zahraničí je to běžná metoda přípravy neoxidové anorganické keramiky.

Metoda krakování polymeru pro přípravu membrán z karbidu křemíku má výhody pohodlného formování membrány, ovladatelnou tloušťku, jednoduchý proces, nižší teplotu ohřevu (asi 1000 stupňů) ve srovnání s metodou akumulace částic, ale náklady na suroviny jsou relativně vysoké.

Metoda chemické depozice par

Membránová vrstva připravená metodou chemického napařování má silnou ovladatelnost, vysokou hustotu a malou velikost pórů, ale její cena je vysoká, proces je komplikovaný, tok je mírně nedostatečný a keramické membrány z karbidu křemíku připravené metodou chemického napařování jsou v současnosti se většinou používá v polovodičovém průmyslu a separaci plynné fáze a aplikace v jiných směrech vyžaduje další rozvoj.

Separace oleje a vody

Technologie separace keramické membrány SiC je nejrozšířenější při separaci oleje a vody, zahrnující typy vod obsahujících olej, včetně průmyslového zpracování, čištění olejových odpadních vod, zaolejovaných odpadních vod z lodního dna, ropných odpadních vod v ropném průmyslu a průmyslu tepelného zpracování pevných paliv atd. různé velikosti pórů keramických membrán SiC (obecně 0,01~10μm), typy znečištění olejem, které zpracovává, mohou zahrnovat plovoucí olej, emulgovaný olej a dokonce rozpuštěný olej. Ve srovnání se současnou technologií používanou k čištění odpadních vod z průzkumu ropy a zemního plynu, technologie separace keramické membrány SiC nejen činí celkový separační systém kompaktnějším, ale také snižuje použití chemikálií.

Čištění vody

SiC keramické ultrafiltrační membrány lze také použít k čištění kvality vody a separaci suspendovaných látek, bakterií a dalších nečistot ve vodě díky jejich vysoké strukturální stabilitě a selektivitě. Obecně platí, že přesnost filtrace keramických membrán SiC je mikrofiltrace a ultrafiltrace. V procesu úpravy vody je obecně konfigurován jako sekundární nebo dokonce terciární proces jemného čištění, který dokáže účinně oddělit suspendované látky, drobné pevné částice, bakterie atd. v odpadních vodách, takže kvalita vyrobené vody odpovídá kvalitě vody v mé zemi. normy vypouštění odpadních vod. Je třeba dále prohloubit výzkum technologie separace keramické membrány SiC při čištění vody a dále je třeba dále prozkoumat rozšiřitelné oblasti použití.

Odstraňování a čištění plynového prachu

V posledních letech se také neustále objevuje aplikační výzkum SiC keramických membrán při odstraňování a čištění plynného prachu a očekává se, že SiC keramické membrány přinesou velké úspěchy v oblasti separace plynů.

Odstranění a čištění plynového prachu je dlouhodobá vývojová a inovační technologická oblast. Technologie separace keramické membrány SiC přidala nové použitelné technologie a související výzkum také ukázal jedinečné schopnosti odstraňování a čištění plynného prachu keramických membrán SiC. Současná výzkumná práce však zdaleka nestačí a stále existuje mnoho problémů, které je třeba prozkoumat a vyřešit, jako je fyzikální a chemická stabilita Si0 keramických membrán v prostředí s vysokými teplotami plynů, membrány jsou náchylné ke kontaminaci a špatným čisticím účinkům a vysoké spotřebě energie.

S rostoucí pozorností věnovanou ochraně životního prostředí doma i v zahraničí mají země stále naléhavější potřebu podpory vysoce výkonných filtračních a separačních technologií, což vytváří příležitosti pro vývoj a aplikaci technologie separace keramických membrán SiC. V budoucnu bude stále potřeba investovat velké množství zdrojů do řešení problémů, jako je nevyzrálá technologie výroby a přípravy membrán a nedokonalý aplikační výzkum, aby technologie separace keramických membrán SiC mohla být skutečně aplikována a byla přínosem pro lidi.