Подготовка и приложение на SiC мембрана

Съществуващите технологии за приготвяне на керамична мембрана от силициев карбид включват: метод за натрупване на частици, метод за термична редукция на въглерод, метод за полимерно крекинг и метод за химическо отлагане на пари.

Метод на натрупване на частици

Методът на натрупване на частици е метод за синтероване на твърди частици. Този метод произлиза от метода за подготовка на пореста керамика и е общ метод за подготовка на керамични мембрани. Малките частици се легират в големите частици. Характеристиките на малките частици, които са лесни за синтероване, се използват за повишаване на температурата, за да се образува връзка между големите частици. Идеалната ситуация е шийките на големите частици да са свързани, оставяйки голям брой проходни отвори, като същевременно се поддържат добри механични свойства.

Когато се използва методът на натрупване на частици за направата на мембрани от силициев карбид, методът на потапяне на суспензия често се използва за генериране на мембранния слой чрез капилярно действие. След приготвяне на стабилна суспензионна суспензия, суспензията влиза в контакт с повърхността на опорното тяло, средата се влива в поддържащото тяло и суровините, диспергирани в средата, се концентрират и натрупват върху повърхността на опорното тяло, за да образуват частица слой, който след това се изсушава и изпича, за да се образува готов продукт. Тъй като този метод е лесен за работа и изисква малко оборудване, той често се използва в производството на търговски силициево-карбидни керамични мембрани.

Метод на синтероване при реакция на термична редукция на въглерод

Синтероването на реакцията на термична редукция на въглерод използва главно подходящо количество източник на силиций и въглерод като суровини за равномерно смесване, равномерното им покриване върху опората и след това извършва реакция на термична редукция на въглерод в аргонова атмосфера или защита на вакуумна среда.

Източникът на въглерод и източникът на силиций, използвани при приготвянето на керамични мембрани от силициев карбид чрез синтероване чрез реакция на термична редукция на въглерод, са предимно органични и често се изисква методът зол-гел за образуване на филм. Въпреки това, методът зол-гел има трудностите на суровите условия за образуване на филм, лесните дефекти и ниския добив при приготвянето на мембрани от силициев карбид, така че има малко специфични приложения.

Реакционното синтероване на въглеродна термична редукция има разнообразие от суровини и ниска реакционна температура. Ако тежките условия и ниският добив в етапа на формиране на филмовия слой могат да бъдат решени, той има потенциала да се конкурира с метода за натрупване на частици в промишленото производство на керамични мембрани от силициев карбид.

Метод на полимерен крекинг

Методът за крекинг на полимера използва керамичен прекурсор, за да го разтвори или стопи и да го покрие върху подложката, след което го напука при висока температура, за да образува неорганична керамика. Това е често срещан метод за подготовка на неоксидна неорганична керамика в чужбина.

Методът на полимерно крекинг за приготвяне на мембрани от силициев карбид има предимствата на удобно формиране на мембрана, контролируема дебелина, прост процес, по-ниска температура на нагряване (около 1000 градуса) в сравнение с метода на натрупване на частици, но цената на суровините е сравнително висока.

Метод на химическо отлагане на газове

Мембранният слой, приготвен чрез метода на химическо отлагане на пари, има силна контролируемост, висока плътност и малък размер на порите, но цената му е висока, процесът е сложен, потокът е малко недостатъчен, а керамичните мембрани от силициев карбид, приготвени чрез метода на химическо отлагане на пари, са в момента се използва най-вече в полупроводниковата промишленост и разделяне на газови фази, а приложението в други посоки се нуждае от по-нататъшно развитие.

Разделяне масло-вода

Технологията за разделяне на керамична мембрана SiC е най-широко използвана в разделянето на нефт-вода, включвайки типове води, съдържащи нефт, включително нефтени отпадъчни води от промишлена обработка, нефтени отпадъчни води от трюма на кораби, нефтени отпадъчни води в петролната промишленост и промишлеността за термична обработка на твърдо гориво и др. Според различните размери на порите на SiC керамичните мембрани (обикновено 0.01~10μm), видовете петролни замърсявания, които третира, могат да включват плаващо масло, емулгирано масло и дори разтворено масло. В сравнение с настоящата технология, използвана за пречистване на отпадъчни води от проучвания за нефт и газ, технологията за разделяне на SiC керамична мембрана не само прави цялостната система за разделяне по-компактна, но също така намалява използването на химикали.

Пречистване на вода

SiC керамичните ултрафилтрационни мембрани могат също да се използват за пречистване на качеството на водата и отделяне на суспендирани вещества, бактерии и други примеси във водата поради тяхната висока структурна стабилност и селективност. Като цяло, точността на филтриране на SiC керамичните мембрани е микрофилтрация и ултрафилтрация. В процеса на пречистване на водата той обикновено е конфигуриран като вторичен или дори третичен процес на фино пречистване, който може ефективно да отделя суспендирани вещества, малки твърди частици, бактерии и т.н. в канализацията, така че качеството на произведената вода да отговаря на изискванията на моята страна стандарти за изхвърляне на отпадъчни води. Изследванията върху технологията за разделяне на SiC керамични мембрани при пречистване на вода трябва да бъдат допълнително задълбочени, както и разширяващите се области на приложение също трябва да бъдат допълнително проучени.

Отстраняване и пречистване на газов прах

През последните години изследванията на приложението на SiC керамични мембрани при отстраняване и пречистване на газов прах също се появяват непрекъснато и се очаква SiC керамичните мембрани да постигнат големи постижения в областта на отделянето на газове.

Отстраняването и пречистването на газов прах е област на дългосрочно развитие и иновации. Технологията за разделяне на SiC керамични мембрани добави нови приложими технологии, а свързаните с тях изследвания също показаха уникалните възможности за премахване на газовия прах и пречистване на SiC керамичните мембрани. Текущата изследователска работа обаче далеч не е достатъчна и все още има много проблеми, които трябва да бъдат проучени и решени, като физическата и химическата стабилност на Si0 керамичните мембрани в газови среди с висока температура, мембраните са податливи на замърсяване и лоши почистващи ефекти и висока консумация на енергия.

С нарастващото внимание, което се отделя на опазването на околната среда у дома и в чужбина, страните имат все по-спешни нужди от подкрепа за високопроизводителни технологии за филтриране и разделяне, създавайки възможности за разработване и прилагане на технология за разделяне на SiC керамична мембрана. В бъдеще все още ще трябва да се инвестира голямо количество ресурси за решаване на проблеми като незряла технология за производство и подготовка на мембрани и несъвършени изследвания на приложението, така че технологията за разделяне на SiC керамични мембрани наистина да може да се приложи и да бъде от полза за хората.