Zgodovina razvoja keramičnih membran

V zadnjih sto letih razvoja industrije zaporedne inovacije materialov za keramične membrane niso prazen marketinški trik – so naravni napredek, ki ga poganjajo praktične zahteve industrije. Ta članek na kratko opisuje razvojno pot keramičnih membran v štirih ključnih fazah: raziskovanje več materialov, popularizacija membran iz aluminijevega oksida, domača industrializacija in tehnološka ponovitev membran iz silicijevega karbida.

1. Vojaški izvor: zgodnje raziskave in razvoj za posebne aplikacije ločevanja (1940)

Keramične membrane prvotno niso bile razvite za obdelavo vode, temveč za izotopsko ločevanje plinov v jedrski industriji. Takrat je sektor nujno potreboval nosilec s stabilnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi, kemično inertnostjo, ultra finimi velikostmi por, robustno strukturno celovitostjo in dolgoročno zmogljivostjo delovanja v težkih delovnih pogojih – zahteve, ki jih keramične membrane popolnoma izpolnjujejo.

Na tej zgodnji stopnji so keramične membrane ostale specialni materiali samo za laboratorije, saj imajo grobo kontrolo velikosti por in nizko natančnost ločevanja, zaradi česar so popolnoma neprimerne za industrijsko obdelavo vode v tekoči fazi. Kljub temu so postavili temeljne tehnične temelje stabilnosti in odpornosti proti koroziji za kasnejše tehnologije keramičnih membran.

2. Pojav keramičnih membran iz aluminijevega oksida: Doseganje prvega preboja v industrijski obdelavi vode (1960–1990)

Zaradi hitre globalne industrijske ekspanzije se je v sektorjih hrane, pijače in osnovnih kemikalij pojavilo naraščajoče povpraševanje po bistrenju tekočin in ločevanju materialov. Konvencionalni filtri s ploščami in okvirji ter filtrirni papirji so bili prizadeti zaradi nezadostne natančnosti filtracije in močnega umazanije, kar je povzročilo povpraševanje po vsej panogi po anorganskih filtrirnih medijih za večkratno uporabo, ki jih je mogoče čistiti. To je povzročilo keramične ultrafiltracijske membrane.

Po inženirskih primerjavah več anorganskih materialov se je aluminijev oksid izkazal kot optimalna izbira za civilno industrializacijo. Čeprav ni najzmogljivejši anorganski material, ki je na voljo, se ponaša z izjemnimi prednostmi množične proizvodnje: obilne zaloge boksita in nizki stroški surovin, zrela tehnologija sintranja pri nizkih temperaturah, visoka standardizacija končnih izdelkov, uravnotežena fizikalno-kemijska učinkovitost v običajnih delovnih pogojih ter nadzorovani stroški proizvodnje in vzdrževanja v celotnem življenjskem ciklu. Te prednosti omogočajoaluminijev oksidmembrane za izpolnjevanje temeljnih zahtev industrijske filtracije glede stabilnosti in ponovne uporabe, zaradi česar so prva vrsta keramične membrane za doseganje obsežne komercialne industrijske uporabe.

3. Domača industrializacija: neodvisna množična proizvodnja domačih keramičnih membran iz aluminijevega oksida (začetek 2000-ih)

Na začetku 21. stoletja je domače povpraševanje po industrijski filtraciji močno naraslo, vendar so trg keramičnih membran iz aluminijevega oksida popolnoma monopolizirali čezmorski dobavitelji. Uvožene membrane so imele visoke stroške in počasno poprodajno podporo, kar je v industriji povzročilo nujno potrebo po domači zamenjavi anorganskih membran. Domači raziskovalni inštituti in proizvajalci so sodelovali pri tehničnih prebojih, ki so omogočili samostojno množično proizvodnjo domačih aluminijevih keramičnih membran.

Lokalizirana proizvodnja je drastično znižala stroške uporabe keramičnih membran za konvencionalno obdelavo vode, zaradi česar je anorganska filtracija dostopna širšemu krogu podjetij. Spodbudila je tudi zrelo domačo industrijsko verigo za keramične membrane in nabrala kritično procesno znanje in izkušnje za podporo poznejšim raziskavam in razvoju vrhunskih materialov.

Kljub temu so osnovne omejitve zmogljivosti ostale. Domače membrane iz aluminijevega oksida so imele težave s stabilnim dolgoročnim delovanjem v povezanih težkih pogojih, vključno z visoko slanostjo, povišanimi temperaturami in močnimi kislimi/alkalnimi okolji, ki prevladujejo v novi energetski in kemični industriji slanih jezer, zaradi česar na vrhunskem trgu prevladujejo uvoženi posebni membranski materiali.

4. Keramične membrane iz silicijevega karbida: rešitve po meri za ekstremne pogoje delovanja (zadnje desetletje)

V zadnjih desetih letih so cvetoče industrije litijevih baterij, ekstrakcije litija iz slanega jezera in polprevodnikov ustvarile odpadno vodo, za katero je značilno pet povezanih ekstremnih pogojev: visoka slanost, visoka temperatura, močna kislost/alkalnost, visoka vsebnost organskih snovi in ​​visoka obremenitev trdnih delcev.

Aluminijev oksid deluje zanesljivo v standardnih pogojih, vendar trpi zaradi hitrega upada pretoka v ekstremnih okoljih, zaradi česar ne izpolnjuje zahtev proizvajalcev po neprekinjeni proizvodnji z minimalnimi izpadi. To je ustvarilo izrazito vrzel v ponudbi za visoko zmogljive specialne anorganske membrane.

S ciljem usmerjanja na to neizpolnjeno povpraševanje po aplikacijah v težkih pogojih je industrija napredovala visokotemperaturno sintrano tehnologijo za uvedbo naslednje generacijekeramika iz silicijevega karbidamembrane. Ker ohranjajo vse glavne prednosti anorganskih membran – dolgo življenjsko dobo, visoko zanesljivost, učinkovito prestrezanje organskih suspendiranih trdnih snovi in ​​možnost ponovljivega čiščenja – membrane SiC odlikujejo vrhunske strukture kristalnih por, ki se prilagajajo vsem vrstam kompleksnih ekstremnih kakovosti vode, kar v celoti kompenzira operativne omejitve aluminijevega oksida v težkih delovnih okoljih.

Semicorex zagotavlja visoko kakovostploščata membrana iz silicijevega karbidas incevaste membrane. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne informacije, nas kontaktirajte.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com