Když se podíváme zpět na vývoj tohoto odvětví v minulém století, vývoj materiálů keramických membrán nikdy nebyl technologickým trikem, ale spíše nevyhnutelným výsledkem postupného pokroku. Tento článek sleduje kompletní historii vývoje keramických membrán, rozebírá základní logiku od zkoumání více materiálů, popularizaci oxidu hlinitého, implementaci domácí výroby a iteraci na karbid křemíku, čímž získává pochopení hlavních trendů v průmyslu anorganických membrán.
I. Origins from Military Industry: The First Exploration Born from " Special Separation " (40. léta 20. století)
Keramická membrána nebyla vyvinuta pro úpravu vody, ale spíše pro separaci izotopů v jaderném průmyslu. V té době průmysl naléhavě potřeboval nosič, který by byl fyzikálně a chemicky stabilní, nereagoval s médiem, měl extrémně malou velikost pórů, stabilní strukturu a mohl fungovat po dlouhou dobu v náročných podmínkách. Keramická membrána právě tento požadavek splnila.
Obrázek:UF₆ (hexafluorid uranu)
Keramické membrány vyvinuté v této fázi byly pouze speciální materiály používané v laboratořích. Jejich kontrola velikosti pórů byla hrubá a přesnost jejich separace byla nízká, takže byly zcela nevhodné pro průmyslovou kapalnou úpravu vody. Položily však základ pro základní charakteristiky „stability a odolnosti proti korozi“ v následných technologiích keramických membrán.
II. Vznik keramických membrán z oxidu hlinitého: řešení problému „od 0 do 1“ v průmyslové úpravě vody (60.–90. léta 20. století)
S rychlým rozvojem globálního průmyslu explodovala poptávka po čiření kapalin a separaci materiálů v potravinářském a nápojovém průmyslu a v základním chemickém průmyslu. Tradiční desková a rámová filtrace a filtrační papír nejsou dostatečně přesné a snadno se kontaminují. Průmysl naléhavě potřebuje opakovaně použitelný a omyvatelný anorganický filtrační materiál a pro splnění této potřeby se objevily keramické ultrafiltrační membrány.
Po srovnání s různými anorganickými materiály se oxid hlinitý stal optimální volbou pro civilní průmyslové aplikace. I když to není nejvýkonnější anorganický materiál, má významné výhody v hromadné výrobě: bohaté zásoby bauxitu, nízké materiálové náklady, vyspělá technologie nízkoteplotního slinování, vysoký stupeň standardizace hotových výrobků, vyvážené fyzikálně-chemické vlastnosti za normálních provozních podmínek a kontrolovatelné náklady na výrobu a údržbu po celou dobu životního cyklu. Je to anorganický membránový materiál vhodný pro-rozsáhlé globální nasazení.
Keramické membrány z oxidu hlinitého úspěšně splnily základní požadavky na "stabilitu a opětovnou použitelnost" v průmyslové filtraci a staly se první keramickou membránou, která dosáhla skutečné průmyslové aplikace.
III. Průmyslová lokalizace: Domácí hliníkové keramické membrány dosahují nezávislé hromadné výroby (počátek 21. století)
Na počátku 21. století vzrostla domácí poptávka po průmyslové filtraci. Keramické membrány z oxidu hlinitého však byly zcela monopolizovány zámořskými dodavateli, což vedlo k vysokým nákladům a zpožděnému poprodejnímu-servisu. Proto se domácí substituce anorganických membrán stala pro průmysl nutností. Domácí výzkumné instituce a podniky spolupracovaly na dosažení nezávislé hromadné výroby v tuzemsku vyrobených keramických membrán z oxidu hlinitého. Domácí výroba výrazně snížila aplikační náklady a vyplnila mezery v místním průmyslovém řetězci.
Význam v tuzemsku vyráběné aluminové membrány:
l To výrazně snižuje aplikační náklady keramických membrán v konvenčních scénářích úpravy vody, díky čemuž jsou anorganické membrány dostupnější pro více společností.
l To podpořilo vyspělost domácího řetězce průmyslu keramických membrán a vytvořilo technologický základ pro následný výzkum a vývoj špičkových-materiálů.
Obrázek: Alumina keramická membrána
Jeho hlavní výkonnostní nedostatky však nebyly překonány. Stále je obtížné dlouhodobě stabilně fungovat tváří v tvář vysokým solím, vysokým teplotám a silným kyselinám-zásaditým podmínkám v průmyslových odvětvích, jako je nová energetika a chemický průmysl v solných jezerech. Špičkový-trh je stále obsazený zámořskými speciálními membránovými materiály.
IV. Průlom v keramických membránách z karbidu křemíku: Řešení šitá na míru pro "extrémní pracovní podmínky" (za poslední desetiletí)
Zhruba v posledním desetiletí se objevily lithiové baterie, těžba lithia ze solných jezer a polovodičový průmysl, který vytvořil odpadní vodu s pěti extrémními spojenými podmínkami: vysokou slaností, vysokou teplotou, silnou kyselinou a zásadou, vysokým obsahem organických látek a vysokým obsahem pevných částic. Oxid hlinitý je za normálních provozních podmínek stabilní, ale jeho tok v extrémních podmínkách rychle upadá, takže není vhodný pro potřeby podniků s nepřetržitým-prostojem ve výrobě, což zdůrazňuje nedostatek špičkových- specializovaných anorganických membrán.
Na základě přísných požadavků na špičkové{0}}provozní podmínky a díky průlomovým průmyslovým technologiím vysokoteplotního slinování byly vyvinuty keramické membrány z karbidu křemíku. Plně přebírají základní výhody anorganických membrán, jako je dlouhá životnost, vysoká spolehlivost, schopnost zadržovat suspendované organické látky a schopnost opakovaného čištění. S vynikající krystalickou strukturou pórů jsou vhodné pro různé extrémní a komplexní kvality vody a řeší nedostatky aluminových membrán v provozních podmínkách.
V. Budoucí trendy v oboru: Anorganické keramické membrány, vedené jak zásadami, tak dodržováním předpisů, jsou připraveny stát se dlouhodobým-trendem hlavního proudu.
Konvenční ultrafiltrační membrány nevykazují žádný významný rozdíl ve své schopnosti zadržovat znečišťující látky a výběr je z velké části založen na nákladech a návycích na údržbu; nicméně dlouhodobý-trend tohoto odvětví je určován jak národními průmyslovými politikami, tak globálním dodržováním PFAS.
Národní průmyslové politiky posilují průmysl:vysoce{0}}výkonné keramické membrány jsou zahrnuty v národních katalozích klíčových nových materiálů a zařízení podporovaných ochranou životního prostředí. V seznamu prioritních zakázek klíčových nových materiálů jsou zahrnuty dva typy keramických membrán; projekty modernizace technologie keramických membrán s nulovými emisemi dostávají dotace až 30 milionů juanů na projekt; speciální projekt 14th Five{5}}Year Plan pokračuje v podpoře výzkumu a vývoje domácích membránových materiálů. Ve spojení s vývojem dvou-uhlíků, opětovným využíváním vodních zdrojů a modernizací ochrany životního prostředí se výběrová kritéria v tomto odvětví posunula z „použitelných“ na „trvanlivé a nenáročné-na údržbu“ s jasnými národními pokyny: keramické membrány jsou preferovány pro komplexní úpravu vody a je podporována lokalizace špičkových- membránových materiálů.
Soulad s PFAS:S předpisy PFAS zavedenými v Evropě a Spojených státech se domácí kontroly postupně zpřísňují. Komerční výroba organických membrán často zahrnuje přidávání fluorovaných přísad, což představuje riziko znečištění PFAS během celého životního cyklu. Přední společnosti postupně vyřadily fluorované organické filtrační materiály.
Anorganické keramické membrány jsou vyráběny bez fluoru, jsou stabilní, nemají žádná rizika shody s PFAS, mají 3-5krát delší životnost než organické membrány a produkují méně pevného odpadu. Splňují požadavky na zelenou produkci a ve střednědobém až dlouhodobém horizontu se stanou hlavní volbou pro střední-až{4}}špičkovou filtraci.
Představení společnosti - JMFILTEC se zaměřuje na výzkum a vývoj keramických membrán z karbidu křemíku
Společnost Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. se zavázala vyvíjet nejrobustnější a nejodolnější materiály na bázi karbidu křemíku. Zakládající tým zahájil související výzkum a vývoj na materiálech z karbidu křemíku v roce 2011 a nyní získal 8 patentů na vynálezy, požádal o téměř 50 patentů na vynálezy a 6 patentů PCT.
JMFILTEC jako národní podnik v oblasti špičkových{0}}technologií a „specializovaný, rafinovaný a inovativní“ podnik v provincii Zhejiang se vždy držel vývojové filozofie „zaměřené na zákazníka a technologie-“ a snažil se vytvořit produkty s membránou z karbidu křemíku světové-třídy. V současné době produkty společnosti zahrnují tubulární membrány, ploché-plechové membrány, sloupcové membrány a další odvozená zařízení, široce používaná při čištění pitné vody, úpravě regenerované vody, odsolování mořské vody, separaci chemických procesů, výrobě soli a chloru,{6}}alkalické chemické výrobě, úpravě důlních vod, polovodičové mikroelektroniky, extrakci lithných a farmaceutických solných jezer, odstraňování nových nečistot z výroby lithných a farmaceutických solí. recyklace kapalného fotovoltaického odpadu a těžba plynu z ropných břidlic a mnoho dalších oblastí. Se svými hlavními výhodami silné odolnosti proti korozi, vysoké propustnosti, dlouhé životnosti a snadného čištění si získal uznání od zákazníků a trhu, díky čemuž je vysoce konkurenceschopný na mezinárodním trhu.
Setkali jste se někdy na-stránce se situací, kdy „organické membrány nevydržely zátěž a membrány z oxidu hlinitého nebyly dostatečně stabilní“? Jaké další otázky máte ohledně aplikace, údržby a srovnání nákladů na membrány z karbidu křemíku? Neváhejte nás kontaktovat.
Pokud tento problém získá kladnou odezvu, použijeme jej jako výchozí bod pro spuštění sloupce „Obecné znalosti o membránových materiálech“ s podrobnými vysvětleními v následujících článcích.