Förberedelse och applicering av SiC-membran

De befintliga beredningsteknikerna för keramiskt kiselkarbidmembran inkluderar: partikelstaplingsmetod, koltermisk reduktionsmetod, polymerkrackningsmetod och kemisk ångavsättningsmetod.

Partikelstaplingsmetod

Partikelstaplingsmetoden är en sintringsmetod för fasta partiklar. Denna metod är härledd från den porösa keramiska beredningsmetoden och är en vanlig keramisk membranberedningsmetod. Små partiklar är dopade i stora partiklar. Egenskaperna hos små partiklar som är lätta att sintra används för att höja temperaturen för att bilda en koppling mellan stora partiklar. Den idealiska situationen är att halsarna på stora partiklar är bundna, vilket lämnar ett stort antal genomgående hål, samtidigt som goda mekaniska egenskaper bibehålls.

När man använder partikelstaplingsmetoden för att tillverka kiselkarbidmembran, används slurry-doppningsmetoden ofta för att generera membranskiktet genom kapillärverkan. Efter beredning av en stabil suspensionsuppslamning, bringas uppslamningen i kontakt med stödkroppens yta, mediet strömmar in i stödkroppen, och de råmaterial som är dispergerade i mediet koncentreras och ackumuleras på stödkroppens yta för att bilda en partikel skikt, som sedan torkas och bränns för att bilda en färdig produkt. Eftersom denna metod är lätt att använda och kräver låg utrustning, används den ofta vid tillverkning av kommersiella kiselkarbidkeramiska membran.

Koltermisk reduktionsreaktionssintringsmetod

Koltermisk reduktionsreaktionssintring använder huvudsakligen en lämplig mängd kiselkälla och kol som råmaterial för att blanda jämnt, jämnt belägga dem på stödet och sedan utföra koltermisk reduktionsreaktion under argonatmosfär eller vakuummiljöskydd.

Kolkällan och kiselkällan som används vid framställningen av kiselkarbidkeramiska membran genom koltermisk reduktionsreaktionssintring är mestadels organiska, och sol-gelmetoden krävs ofta för att bilda en film. Sol-gel-metoden har emellertid svårigheterna med hårda filmbildande förhållanden, lätta defekter och lågt utbyte vid framställning av kiselkarbidmembran, så det finns få specifika tillämpningar.

Koltermisk reduktionsreaktionssintring har en mängd olika råmaterial och låg reaktionstemperatur. Om de svåra förhållandena och det låga utbytet i filmskiktsbildningssteget kan lösas, har det potential att konkurrera med partikelackumuleringsmetoden vid industriell produktion av kiselkarbidkeramiska membran.

Polymerkrackningsmetod

Polymerkrackningsmetoden använder en keramisk prekursor för att lösa eller smälta den och belägga den på underlaget, och sedan spricka den vid hög temperatur för att bilda en oorganisk keramik. Det är en vanlig beredningsmetod för icke-oxiderad oorganisk keramik utomlands.

Polymerkrackningsmetoden för framställning av kiselkarbidmembran har fördelarna med bekväm membranbildning, kontrollerbar tjocklek, enkel process, lägre uppvärmningstemperatur (cirka 1000 grader) jämfört med partikelackumuleringsmetoden, men kostnaden för råmaterial är relativt hög.

Kemisk ångavsättningsmetod

Membranskiktet framställt med kemisk ångavsättningsmetod har stark kontrollerbarhet, hög densitet och liten porstorlek, men dess kostnad är hög, processen är komplicerad, flödet är något otillräckligt och de keramiska kiselkarbidmembranen framställda med kemisk ångavsättningsmetod är används för närvarande mest inom halvledarindustrin och gasfasseparering, och tillämpningen i andra riktningar behöver vidareutvecklas.

Olja-vattenseparering

SiC keramisk membranseparationsteknologi används mest vid olje-vattenseparering, involverar oljehaltiga vattentyper inklusive industriell bearbetning rengöring av oljigt avloppsvatten, oljigt avloppsvatten från fartyg, oljehaltigt avloppsvatten inom petroleumindustrin och termisk bearbetningsindustri för fasta bränslen, etc. Enligt de olika porstorlekarna på SiC-keramiska membran (vanligtvis 0.01~10μm), de typer av oljeföroreningar som den behandlar kan inkludera flytande olja, emulgerad olja och till och med upplöst olja. Jämfört med den nuvarande tekniken som används för att behandla avloppsvatten från olje- och gasprospektering, gör SiC-keramisk membranseparationsteknik inte bara det övergripande separationssystemet mer kompakt, utan minskar också användningen av kemikalier.

Vattenrening

SiC keramiska ultrafiltreringsmembran kan också användas för att rena vattenkvalitet och separera suspenderat material, bakterier och andra föroreningar i vatten på grund av deras höga strukturella stabilitet och selektivitet. I allmänhet är filtreringsnoggrannheten för SiC-keramiska membran mikrofiltrering och ultrafiltrering. I vattenreningsprocessen är den vanligtvis konfigurerad som en sekundär eller till och med tertiär finbehandlingsprocess, som effektivt kan separera suspenderat material, små fasta partiklar, bakterier etc. i avloppsvatten, så att vattenkvaliteten på det producerade vattnet uppfyller mitt lands normer för avloppsvatten. Forskningen om SiC-keramisk membranseparationsteknik inom vattenrening behöver fördjupas ytterligare, och de expanderbara applikationsområdena behöver också utforskas ytterligare.

Gasdammborttagning och rening

Under de senaste åren har applikationsforskningen av SiC-keramiska membran inom gasdammborttagning och -rening också vuxit fram kontinuerligt, och SiC-keramiska membran förväntas göra stora framsteg inom området gasseparation.

Avlägsnande och rening av gasdamm är ett långsiktigt utvecklings- och innovationsteknikområde. SiC keramiska membranseparationsteknologi har lagt till nya tillämpliga teknologier, och relaterad forskning har också visat den unika gasdammavlägsnande och reningsförmågan hos SiC keramiska membran. Det nuvarande forskningsarbetet är dock långt ifrån tillräckligt, och det finns fortfarande många problem som måste utforskas och lösas, såsom den fysiska och kemiska stabiliteten hos Si0 keramiska membran i högtemperaturgasmiljöer, membranen är mottagliga för föroreningar och dåliga rengöringseffekter och hög energiförbrukning.

Med den ökande uppmärksamheten på miljöskydd hemma och utomlands har länder alltmer akuta behov av stöd för högpresterande filtrerings- och separationstekniker, vilket skapar möjligheter för utveckling och tillämpning av SiC-keramisk membranseparationsteknologi. I framtiden kommer en stor mängd resurser fortfarande att behöva investeras för att lösa problem som omogen membranproduktion och beredningsteknik och ofullständig applikationsforskning, så att SiC-keramisk membranseparationsteknik verkligen kan tillämpas och gynna människorna.