Поглеждайки назад към развитието на индустрията през миналия век, еволюцията на керамичните мембранни материали никога не е била технологичен трик, а по-скоро неизбежен резултат от последователен напредък. Тази статия проследява пълната история на развитието на керамичните мембрани, разчленявайки основната логика от изследването на множество материали, популяризирането на алуминиевия оксид, внедряването на местно производство и итерацията към силициевия карбид, като по този начин придобива разбиране за основните тенденции в индустрията на неорганичните мембрани.
I. Произход от военната индустрия: Първото изследване, родено от „Специалното отделяне“ (1940-те)
Керамичната мембрана не е разработена за пречистване на вода, а по-скоро да служи за разделяне на изотопи в ядрената индустрия. По това време индустрията спешно се нуждаеше от носител, който е физически и химически стабилен, не реагира със средата, има изключително малък размер на порите, стабилна структура и може да работи дълго време при тежки условия. Керамичната мембрана отговаря на това изискване.
Изображение: UF₆ (ураниев хексафлуорид)
Керамичните мембрани, разработени на този етап, са просто специални материали, използвани в лабораториите. Техният контрол на размера на порите беше груб и тяхната прецизност на разделяне беше ниска, което ги прави напълно неподходящи за промишлено третиране на течна вода. Въпреки това, те поставиха основата за основните характеристики на "стабилност и устойчивост на корозия" в следващите технологии за керамични мембрани.
II. Появата на керамични мембрани от алуминиев оксид: решаване на проблема "от 0 до 1" при пречистване на промишлена вода (1960-1990 г.)
С бързото развитие на глобалната индустрия, търсенето на течно избистряне и разделяне на материали в хранително-вкусовата промишленост и основната химическа промишленост нарасна. Традиционната плоча и рамкова филтрация и филтърната хартия не са достатъчно прецизни и лесно се замърсяват. Индустрията спешно се нуждае от повторно използваем и миещ се неорганичен филтърен материал и се появиха керамични ултрафилтрационни мембрани, за да отговорят на тази нужда.
След сравняване с различни неорганични материали, алуминиевият оксид се превърна в оптималния избор за граждански индустриални приложения. Въпреки че не е неорганичният материал с най-висока-производителност, той има значителни предимства в масовото производство: изобилие от бокситни резерви, ниски разходи за материали, усъвършенствана технология за ни-температурно синтероване, висока степен на стандартизация на готовите продукти, балансирани физикохимични свойства при нормални работни условия и контролируеми разходи за производство и поддръжка през целия жизнен цикъл. Това е неорганичен мембранен материал, подходящ за-широкомащабно глобално внедряване.
Керамичните мембрани от алуминиев оксид успешно отговарят на основните изисквания за "стабилност и възможност за многократна употреба" в индустриалната филтрация, превръщайки се в първата керамична мембрана, постигнала истинско индустриално приложение.
III. Индустриална локализация: Вътрешните керамични мембрани от алуминиев оксид постигат независимо масово производство (началото на 21 век)
В началото на 21 век вътрешното търсене на промишлена филтрация скочи. Керамичните мембрани от двуалуминиев оксид обаче бяха напълно монополизирани от задгранични доставчици, което доведе до високи разходи и забавено след-продажбено обслужване. Следователно местното заместване на неорганичните мембрани се превърна в необходимост за индустрията. Местни изследователски институции и предприятия си сътрудничиха, за да постигнат независимо масово производство на керамични мембрани от алуминиев оксид, произведени в страната. Местното производство значително намали разходите за приложение и запълни празнините в местната индустриална верига.
Значението на местно произведената двуалуминиева мембрана:
l Това значително намалява разходите за прилагане на керамични мембрани в сценарии за конвенционално третиране на вода, което прави неорганичните мембрани по-достъпни за повече компании.
l Това насърчи зрелостта на местната верига за производство на керамични мембрани и натрупа технологична основа за последващи изследвания и разработки на високо-материали.
Изображение: Алуминиева керамична мембрана
Неговите основни недостатъци в производителността обаче не са преодолени. Все още е трудно да се работи стабилно за дълго време в условията на високо съдържание на сол, висока температура и силно киселинно-основно свързване в индустрии като нова енергия и химическата промишленост на солените езера. Високият-пазар все още е зает от чуждестранни специални мембранни материали.
IV. Пробив на керамичните мембрани от силициев карбид: решения, пригодени за „екстремни работни условия“ (през последното десетилетие)
През последното десетилетие се появиха литиевите батерии, извличането на литий от солени езера и полупроводниковите индустрии, които създават отпадъчни води с пет екстремни съчетани условия: висока соленост, висока температура, силна киселина и основи, високо съдържание на органична материя и високо съдържание на твърди частици. Двуалуминиевият оксид е стабилен при нормални условия на работа, но неговият поток се разпада бързо при екстремни условия, което го прави неподходящ за непрекъснатите производствени нужди на предприятията с ниски-престой, подчертавайки недостига на-специализирани неорганични мембрани от висок клас.
Въз основа на строгите изисквания за високи-експлоатационни условия и чрез индустриални пробиви в технологията за високо-температурно синтероване, бяха разработени силициево-карбидни керамични мембрани. Те напълно наследяват основните предимства на неорганичните мембрани, като дълъг живот, висока надеждност, способност за задържане на суспендирани органични вещества и възможност за многократно почистване. С превъзходна структура на кристални пори, те са подходящи за различни екстремни и сложни качества на водата, като се справят с недостатъците на мембраните от алуминиев оксид при работни условия.
V. Бъдещи тенденции в индустрията: Водени както от политиката, така и от съответствието, неорганичните керамични мембрани са готови да се превърнат в дългосрочна-основна тенденция.
Конвенционалните ултрафилтрационни мембрани не показват значителна разлика в способността си да задържат замърсители и изборът до голяма степен се основава на цената и навиците за поддръжка; обаче дългосрочната-тенденция на индустрията се определя както от националните промишлени политики, така и от глобалното съответствие с PFAS.
Националните индустриални политики овластяват индустрията:високо{0}}ефективните керамични мембрани са включени в каталозите за национално ключово оборудване за нови материали и защита на околната среда. Два вида керамични мембрани са включени в списъка с приоритетни поръчки за ключови нови материали; проекти за надграждане на технологии за керамични мембрани с нулеви-емисии получават субсидии до 30 милиона юана на проект; специалният проект за 14-ия пет-годишен план продължава да подкрепя изследванията и развитието на местни мембранни материали. В съчетание с двойното-въглеродно развитие, повторното използване на водните ресурси и подобряването на опазването на околната среда, критериите за избор на индустрията се изместиха от „използваеми“ към „издръжливи и с ниска-поддръжка“, с ясни национални насоки: керамичните мембрани са предпочитани за комплексно пречистване на вода и се насърчава локализирането на мембранни материали от висок-клас.
Съответствие с PFAS:С наредбите за PFAS, въведени в Европа и Съединените щати, вътрешният контрол постепенно се затяга. Търговското производство на органични мембрани често включва добавянето на флуорирани добавки, което представлява риск от замърсяване с PFAS през целия им жизнен цикъл. Водещи компании постепенно премахнаха флуорираните органични филтърни материали.
Неорганичните керамични мембрани се произвеждат без флуор, имат стабилни свойства, нямат рискове за съответствие с PFAS, имат експлоатационен живот 3-5 пъти по-дълъг от този на органичните мембрани и генерират по-малко твърди отпадъци. Те отговарят на изискванията за екологично производство и ще се превърнат в основен избор за средно{3}}до-висок клас филтриране в средносрочен до дългосрочен план.
Представяне на компанията - JMFILTEC се фокусира върху изследването и разработването на керамични мембрани от силициев карбид
Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. се ангажира с разработването на най-здравите и издръжливи силициево-карбидемембранни материали. Екипът от основатели започна свързана научноизследователска и развойна работа върху силициево-карбидемембранни материали през 2011 г. и вече получи 8 патента за изобретения, заявени за почти 50 патента за изобретения и 6 PCT патента.
Като национално високо{0}}технологично предприятие и „специализирано, усъвършенствано и иновативно“ предприятие в провинция Zhejiang, JMFILTEC винаги се е придържал към философията за развитие на „клиентски{1}}ориентен и технологичен-движен“, стремейки се да създава мембранни продукти от-световен клас силициев карбид. Понастоящем продуктите на компанията обхващат тръбни мембрани, плоски-листови мембрани, колонни мембрани и друго производно оборудване, широко използвано при пречистване на питейна вода, пречистване на регенерирана вода, обезсоляване на морска вода, разделяне на химични процеси, химическо производство на сол и хлор-алкали, пречистване на вода в рудни, полупроводникова микроелектроника, отстраняване на хранителни и фармацевтични примеси, екстракция на литий от солени езера, производство на нови енергийни катоди и аноди, течно рециклиране на фотоволтаични отпадъци и добив на газ от нефтени шисти, сред много други области. Със своите основни предимства на силна устойчивост на корозия, висока производителност, дълъг живот и лесно почистване, той спечели признание от клиентите и пазара, което го прави силно конкурентен на международния пазар.
Сблъсквали ли сте се някога със ситуации на-сайта, при които „органичните мембрани не могат да издържат натоварването, а мембраните от двуалуминиев оксид не са достатъчно стабилни“? Какви други въпроси имате относно прилагането, поддръжката и сравнението на разходите за мембрани от силициев карбид? Чувствайте се свободни да се свържете с нас.
Ако този проблем получи положителен отговор, ние ще го използваме като отправна точка за стартиране на колоната „Общи познания за мембранните материали“, като последващите статии предоставят подробни обяснения.