Προετοιμασία και Εφαρμογή Μεμβράνης SiC

Οι υπάρχουσες τεχνολογίες παρασκευής κεραμικής μεμβράνης καρβιδίου του πυριτίου περιλαμβάνουν: μέθοδο στοίβαξης σωματιδίων, μέθοδο θερμικής αναγωγής άνθρακα, μέθοδο πυρόλυσης πολυμερούς και μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμού.

Μέθοδος στοίβαξης σωματιδίων

Η μέθοδος στοίβαξης σωματιδίων είναι μια μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης στερεών σωματιδίων. Αυτή η μέθοδος προέρχεται από τη μέθοδο παρασκευής πορωδών κεραμικών και είναι μια κοινή μέθοδος παρασκευής κεραμικής μεμβράνης. Τα μικρά σωματίδια είναι ντοπαρισμένα σε μεγάλα σωματίδια. Τα χαρακτηριστικά των μικρών σωματιδίων που είναι εύκολο να πυροσυσσωματωθούν χρησιμοποιούνται για την αύξηση της θερμοκρασίας για να σχηματιστεί μια σύνδεση μεταξύ μεγάλων σωματιδίων. Η ιδανική κατάσταση είναι ότι οι λαιμοί των μεγάλων σωματιδίων συνδέονται, αφήνοντας μεγάλο αριθμό διαμπερών οπών, διατηρώντας παράλληλα καλές μηχανικές ιδιότητες.

Όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος στοίβαξης σωματιδίων για την κατασκευή μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου, η μέθοδος εμβάπτισης πολτού χρησιμοποιείται συχνά για τη δημιουργία του στρώματος μεμβράνης με τριχοειδή δράση. Μετά την παρασκευή ενός σταθερού πολτού εναιωρήματος, ο πολτός έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του σώματος στήριξης, το μέσο ρέει στο σώμα στήριξης και οι πρώτες ύλες που διασκορπίζονται στο μέσο συγκεντρώνονται και συσσωρεύονται στην επιφάνεια του σώματος στήριξης για να σχηματίσουν ένα σωματίδιο στρώμα, το οποίο στη συνέχεια ξηραίνεται και ψήνεται για να σχηματιστεί ένα τελικό προϊόν. Δεδομένου ότι αυτή η μέθοδος είναι εύκολη στη λειτουργία και απαιτεί χαμηλό εξοπλισμό, χρησιμοποιείται συχνά στην παραγωγή εμπορικών κεραμικών μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου.

Μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης αντίδρασης θερμικής αναγωγής άνθρακα

Η πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης θερμικής αναγωγής άνθρακα χρησιμοποιεί κυρίως μια κατάλληλη ποσότητα πηγής πυριτίου και άνθρακα ως πρώτες ύλες για να αναμειχθεί ομοιόμορφα, να τα επικαλύψει ομοιόμορφα στο στήριγμα και στη συνέχεια να εκτελέσει αντίδραση θερμικής αναγωγής άνθρακα υπό ατμόσφαιρα αργού ή προστασία περιβάλλοντος κενού.

Η πηγή άνθρακα και η πηγή πυριτίου που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή κεραμικών μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου με πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης θερμικής αναγωγής άνθρακα είναι ως επί το πλείστον οργανικές και η μέθοδος sol-gel συχνά απαιτείται για να σχηματιστεί ένα φιλμ. Ωστόσο, η μέθοδος sol-gel έχει τις δυσκολίες σκληρών συνθηκών σχηματισμού φιλμ, εύκολων ελαττωμάτων και χαμηλής απόδοσης στην παρασκευή μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου, επομένως υπάρχουν λίγες συγκεκριμένες εφαρμογές.

Η πυροσυσσωμάτωση αντίδρασης θερμικής αναγωγής άνθρακα έχει ποικιλία πρώτων υλών και χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης. Εάν οι σκληρές συνθήκες και η χαμηλή απόδοση στο στάδιο σχηματισμού στρώματος φιλμ μπορούν να επιλυθούν, έχει τη δυνατότητα να ανταγωνιστεί τη μέθοδο συσσώρευσης σωματιδίων στη βιομηχανική παραγωγή κεραμικών μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου.

Μέθοδος πυρόλυσης πολυμερών

Η μέθοδος πυρόλυσης πολυμερούς χρησιμοποιεί έναν πρόδρομο κεραμικό για να το διαλύσει ή να το λιώσει και να το επικαλύψει στο στήριγμα, και στη συνέχεια το σπάει σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει ένα ανόργανο κεραμικό. Είναι μια συνηθισμένη μέθοδος παρασκευής ανόργανων κεραμικών μη οξειδίων στο εξωτερικό.

Η μέθοδος πυρόλυσης πολυμερούς για την παρασκευή μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου έχει τα πλεονεκτήματα του βολικού σχηματισμού μεμβράνης, του ελεγχόμενου πάχους, της απλής διαδικασίας, της χαμηλότερης θερμοκρασίας θέρμανσης (περίπου 1000 βαθμούς) σε σύγκριση με τη μέθοδο συσσώρευσης σωματιδίων, αλλά το κόστος των πρώτων υλών είναι σχετικά υψηλό.

Μέθοδος εναπόθεσης χημικών ατμών

Το στρώμα μεμβράνης που παρασκευάζεται με τη μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμού έχει ισχυρή δυνατότητα ελέγχου, υψηλή πυκνότητα και μικρό μέγεθος πόρων, αλλά το κόστος του είναι υψηλό, η διαδικασία είναι περίπλοκη, η ροή είναι ελαφρώς ανεπαρκής και οι κεραμικές μεμβράνες καρβιδίου του πυριτίου που παρασκευάζονται με τη μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών είναι επί του παρόντος χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία ημιαγωγών και στον διαχωρισμό αέριας φάσης και η εφαρμογή σε άλλες κατευθύνσεις χρειάζεται περαιτέρω ανάπτυξη.

Διαχωρισμός λαδιού-νερού

Η τεχνολογία διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC χρησιμοποιείται ευρέως στον διαχωρισμό λαδιού-νερού, που περιλαμβάνει τύπους νερού που περιέχουν λάδι, συμπεριλαμβανομένων βιομηχανικών καθαριστικών λυμάτων βιομηχανικής επεξεργασίας, ελαιωδών λυμάτων πλοίων υδροσυλλεκτών, ελαιωδών λυμάτων στη βιομηχανία πετρελαίου και βιομηχανίας θερμικής επεξεργασίας στερεών καυσίμων, κ.λπ. τα διαφορετικά μεγέθη πόρων των κεραμικών μεμβρανών SiC (γενικά 0.01~10μm), οι τύποι ρύπανσης από πετρέλαιο που αντιμετωπίζει μπορεί να περιλαμβάνουν έλαιο επίπλευσης, γαλακτωματοποιημένο λάδι και ακόμη και διαλυμένο λάδι. Σε σύγκριση με την τρέχουσα τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την επεξεργασία λυμάτων εξερεύνησης πετρελαίου και φυσικού αερίου, η τεχνολογία διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC όχι μόνο κάνει το συνολικό σύστημα διαχωρισμού πιο συμπαγές, αλλά μειώνει επίσης τη χρήση χημικών.

Καθαρισμός νερού

Οι κεραμικές μεμβράνες υπερδιήθησης SiC μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον καθαρισμό της ποιότητας του νερού και τον διαχωρισμό της αιωρούμενης ύλης, των βακτηρίων και άλλων ακαθαρσιών στο νερό λόγω της υψηλής δομικής σταθερότητας και επιλεκτικότητας τους. Γενικά, η ακρίβεια διήθησης των κεραμικών μεμβρανών SiC είναι η μικροδιήθηση και η υπερδιήθηση. Στη διαδικασία επεξεργασίας του νερού, γενικά διαμορφώνεται ως δευτερεύουσα ή και τριτογενής διεργασία λεπτής επεξεργασίας, η οποία μπορεί να διαχωρίσει αποτελεσματικά την αιωρούμενη ύλη, τα μικροσκοπικά στερεά σωματίδια, τα βακτήρια κ.λπ. στα λύματα, έτσι ώστε η ποιότητα του νερού του παραγόμενου νερού να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της χώρας μου. πρότυπα απόρριψης λυμάτων. Η έρευνα για την τεχνολογία διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC στον καθαρισμό του νερού πρέπει να εμβαθύνει περαιτέρω και οι επεκτάσιμες περιοχές εφαρμογής πρέπει επίσης να διερευνηθούν περαιτέρω.

Απομάκρυνση και καθαρισμός σκόνης αερίου

Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα εφαρμογής κεραμικών μεμβρανών SiC στην απομάκρυνση και τον καθαρισμό της σκόνης αερίου έχει επίσης εμφανιστεί συνεχώς και οι κεραμικές μεμβράνες SiC αναμένεται να κάνουν μεγάλα επιτεύγματα στον τομέα του διαχωρισμού αερίων.

Η αφαίρεση και ο καθαρισμός της σκόνης αερίου είναι ένας μακροπρόθεσμος τομέας τεχνολογίας ανάπτυξης και καινοτομίας. Η τεχνολογία διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC έχει προσθέσει νέες εφαρμόσιμες τεχνολογίες και σχετική έρευνα έχει δείξει επίσης τις μοναδικές δυνατότητες αφαίρεσης και καθαρισμού της σκόνης αερίου των κεραμικών μεμβρανών SiC. Ωστόσο, η τρέχουσα ερευνητική εργασία απέχει πολύ από το να είναι αρκετά, και υπάρχουν ακόμη πολλά προβλήματα που πρέπει να διερευνηθούν και να επιλυθούν, όπως η φυσική και χημική σταθερότητα των κεραμικών μεμβρανών Si0 σε περιβάλλοντα αερίου υψηλής θερμοκρασίας, οι μεμβράνες είναι ευαίσθητα σε μόλυνση και κακή επίδραση καθαρισμού και υψηλή κατανάλωση ενέργειας.

Με την αυξανόμενη προσοχή που δίνεται στην προστασία του περιβάλλοντος στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, οι χώρες έχουν ολοένα και πιο επείγουσες ανάγκες για υποστήριξη τεχνολογιών φιλτραρίσματος και διαχωρισμού υψηλής απόδοσης, δημιουργώντας ευκαιρίες για την ανάπτυξη και την εφαρμογή της τεχνολογίας διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC. Στο μέλλον, θα πρέπει να επενδυθούν μεγάλοι πόροι για την επίλυση προβλημάτων όπως η ανώριμη τεχνολογία παραγωγής και προετοιμασίας μεμβρανών και η ατελής έρευνα εφαρμογής, έτσι ώστε η τεχνολογία διαχωρισμού κεραμικής μεμβράνης SiC να μπορεί πραγματικά να εφαρμοστεί και να ωφελήσει τους ανθρώπους.