Keraamiliste membraanide arengulugu

Viimase saja aasta jooksul tööstuse arengu jooksul ei ole järjestikused materjaliuuendused keraamiliste membraanide jaoks tühised turundustrikid – need on loomulik edasiminek, mida juhivad praktilised tööstuse nõudmised. Selles artiklis käsitletakse lühidalt keraamiliste membraanide arenguteekonda neljas peamises etapis: mitme materjali uurimine, alumiiniumoksiidi membraanide populariseerimine, kodumaine industrialiseerimine ja ränikarbiidmembraanide tehnoloogiline iteratsioon.

1. Sõjaline päritolu: varajane uurimis- ja arendustegevus spetsiaalsete eraldamisrakenduste jaoks (1940. aastad)

Keraamilised membraanid pole algselt välja töötatud vee puhastamiseks, vaid isotoopgaaside eraldamiseks tuumatööstuses. Sel ajal vajas sektor kiiresti kandjat, millel olid stabiilsed füüsikalis-keemilised omadused, keemiline inertsus, ülipeened pooride suurused, tugev struktuurne terviklikkus ja pikaajaline töövõime karmides töötingimustes – keraamilised membraanid vastasid ideaalselt.

Selles varajases staadiumis jäid keraamilised membraanid ainult labori erimaterjalideks, millel oli töötlemata pooride suuruse kontroll ja madal eraldamise täpsus, mistõttu need ei sobinud tööstuslikuks vedelfaasiliseks veetöötluseks. Sellest hoolimata panid nad aluse stabiilsusele ja korrosioonikindlusele järgnevate keraamiliste membraanide tehnoloogiate jaoks.

2. Alumiiniumoksiidi keraamiliste membraanide tekkimine: esimese läbimurde saavutamine tööstuslikus veepuhastuses (1960.–1990. aastad)

Kiire ülemaailmse tööstuse laienemise ajendiks on toiduainete, jookide ja põhikeemiasektoris tekkinud kasvav nõudlus vedelike selgitamise ja materjalide eraldamise järele. Tavalised plaat- ja raamifiltrid ja filterpaberid kannatasid ebapiisava filtreerimistäpsuse ja tugeva saastumise tõttu, mis tekitas kogu tööstuses nõudluse korduvkasutatavate puhastatavate anorgaaniliste filtreerimisvahendite järele. See tekitas keraamilised ultrafiltreerimismembraanid.

Pärast mitme anorgaanilise materjali tehnilist võrdlust osutus alumiiniumoksiid optimaalseks valikuks tsiviilindustrialiseerimiseks. Kuigi see ei ole kõige tõhusam saadaolev anorgaaniline materjal, pakub see silmapaistvaid masstootmise eeliseid: rikkalikud boksiidivarud ja madalad toorainekulud, küps madalatemperatuuriline paagutamistehnoloogia, kõrge valmistoodete standardimine, tasakaalustatud füüsikalis-keemiline jõudlus normaalsetes töötingimustes ning kontrollitavad kogu elutsükli tootmis- ja hoolduskulud. Need eelised võimaldavadalumiiniumoksiidmembraanid, mis vastavad põhilistele tööstusliku filtreerimise nõuetele stabiilsuse ja korduvkasutatavuse osas, muutes need esimest tüüpi keraamilisteks membraanideks, mis võimaldavad saavutada suuremahulist kaubanduslikku tööstuslikku rakendust.

3. Kodumaine industrialiseerimine: kodumaiste alumiiniumoksiidi keraamiliste membraanide sõltumatu masstootmine (2000. aastate algus)

21. sajandi alguses kasvas sisenõudlus tööstusliku filtreerimise järele hüppeliselt, kuid alumiiniumoksiidi keraamiliste membraanide turu monopoliseerisid täielikult välismaised tarnijad. Imporditud membraanide hind oli kõrge ja müügijärgne tugi on aeglane, mistõttu tekkis tööstuses tungiv vajadus kodumaiste anorgaaniliste membraanide asendamise järele. Kodumaised uurimisinstituudid ja tootjad tegid koostööd tehniliste läbimurrete nimel, võimaldades iseseisvalt kodus kasvatatud alumiiniumoksiidi keraamiliste membraanide masstootmist.

Lokaliseeritud tootmine vähendas järsult tavapärase veepuhastuse keraamiliste membraanide kasutuskulusid, muutes anorgaanilise filtreerimise kättesaadavaks suuremale hulgale ettevõtetele. Samuti soodustas see küpset kodumaist keraamiliste membraanide tööstusahelat ja kogus kriitilise tähtsusega protsesside oskusteavet, et toetada hilisemat tipptasemel materjalide uurimis- ja arendustegevust.

Sellegipoolest püsisid peamised jõudluspiirangud. Kodused alumiiniumoksiidmembraanid võitlesid stabiilse pikaajalise tööga seotud karmides tingimustes, sealhulgas kõrge soolsus, kõrge temperatuur ja tugev happe/leeliseline keskkond, mis on levinud uutes energia- ja soolajärve keemiatööstuses, jättes tipptasemel turul domineerima imporditud spetsiaalsed membraanimaterjalid.

4. Ränikarbiidist keraamilised membraanid: eritellimusel valmistatud lahendused ekstreemsete töötingimuste jaoks (viimase aastakümne jooksul)

Viimase kümne aasta jooksul on õitsev liitiumaku, soolajärve liitiumi ekstraheerimine ja pooljuhtide tööstus tekitanud heitvett, mida iseloomustavad viis omavahel seotud äärmuslikku tingimust: kõrge soolsus, kõrge temperatuur, tugev happesus/aluselisus, kõrge orgaaniline sisaldus ja suur tahkete osakeste koormus.

Alumiiniumoksiid toimib standardtingimustes usaldusväärselt, kuid kannatab ekstreemsetes keskkondades kiire voo languse all, jättes täitmata tootjate nõudmised pidevaks tootmiseks minimaalse seisakuajaga. See tekitas suure jõudlusega spetsiaalsete anorgaaniliste membraanide jaoks silmapaistva tarnelünga.

Sihtides seda rahuldamata nõudlust karmides tingimustes kasutatavate rakenduste järele, täiustas tööstus kõrgtemperatuurse paagutamise tehnoloogiat, et võtta kasutusele järgmine põlvkondränikarbiidi keraamikamembraanid. Säilitades kõik anorgaaniliste membraanide põhilised eelised – pikk kasutusiga, kõrge töökindlus, orgaaniliste hõljuvate ainete tõhus eemaldamine ja korratav puhastatavus – on SiC membraanidel suurepärased kristalsed pooride struktuurid, mis sobivad igat tüüpi keeruliste äärmuslike veekvaliteediga, kompenseerides täielikult alumiiniumoksiidi tööpiirangud rasketes töökeskkondades.

Semicorex pakub kõrget kvaliteetiränikarbiidi lame lehtmembraans jatorukujulised membraanid. Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega julgelt ühendust.

Kontakttelefon # +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com