Κοιτάζοντας πίσω στην ανάπτυξη της βιομηχανίας τον περασμένο αιώνα, η εξέλιξη των υλικών κεραμικής μεμβράνης δεν ήταν ποτέ ένα τεχνολογικό τέχνασμα, αλλά μάλλον ένα αναπόφευκτο αποτέλεσμα διαδοχικών εξελίξεων. Αυτό το άρθρο ανιχνεύει το πλήρες ιστορικό ανάπτυξης των κεραμικών μεμβρανών, αναλύοντας την υποκείμενη λογική από την εξερεύνηση πολλαπλών υλικών, τη διάδοση της αλουμίνας, την εφαρμογή εγχώριας παραγωγής και την επανάληψη στο καρβίδιο του πυριτίου, κατανοώντας έτσι τις κύριες τάσεις στη βιομηχανία ανόργανων μεμβρανών.
I. Origins from the Military Industry: The First Exploration Born from "Special Separation" (δεκαετία 1940)
Η κεραμική μεμβράνη δεν αναπτύχθηκε για επεξεργασία νερού, αλλά για να εξυπηρετήσει τον διαχωρισμό των ισοτόπων στην πυρηνική βιομηχανία. Εκείνη την εποχή, η βιομηχανία χρειαζόταν επειγόντως έναν φορέα που να είναι φυσικά και χημικά σταθερός, να μην αντιδρά με το μέσο, να έχει εξαιρετικά μικρό μέγεθος πόρων, σταθερή δομή και να μπορεί να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα κάτω από σκληρές συνθήκες. Η κεραμική μεμβράνη μόλις πληρούσε αυτή την απαίτηση.
Εικόνα:UF6 (εξαφθοριούχο ουράνιο)
Οι κεραμικές μεμβράνες που αναπτύχθηκαν σε αυτό το στάδιο ήταν απλώς ειδικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε εργαστήρια. Ο έλεγχος του μεγέθους των πόρων τους ήταν χονδροειδής και η ακρίβεια διαχωρισμού τους χαμηλή, καθιστώντας τα εντελώς ακατάλληλα για βιομηχανική επεξεργασία υγρού νερού. Ωστόσο, έθεσαν τα θεμέλια για τα βασικά χαρακτηριστικά της «σταθερότητας και αντοχής στη διάβρωση» στις επόμενες τεχνολογίες κεραμικής μεμβράνης.
II. Η εμφάνιση κεραμικών μεμβρανών αλουμίνας: επίλυση του προβλήματος «από το 0 στο 1» στη βιομηχανική επεξεργασία νερού (δεκαετίες 1960-1990)
Με την ταχεία ανάπτυξη της παγκόσμιας βιομηχανίας, η ζήτηση για υγρή διαύγαση και διαχωρισμό υλικών στις βιομηχανίες τροφίμων και ποτών και βασικών χημικών έχει εκραγεί. Το παραδοσιακό φιλτράρισμα σε πλάκες και πλαίσιο και διηθητικό χαρτί δεν είναι αρκετά ακριβείς και μολύνονται εύκολα. Η βιομηχανία χρειάζεται επειγόντως ένα επαναχρησιμοποιήσιμο και πλενόμενο ανόργανο υλικό φίλτρου και έχουν προκύψει κεραμικές μεμβράνες υπερδιήθησης για να καλύψουν αυτή την ανάγκη.
Μετά τη συγκριτική αξιολόγηση έναντι διαφόρων ανόργανων υλικών, η αλουμίνα έχει γίνει η βέλτιστη επιλογή για μη στρατιωτικές βιομηχανικές εφαρμογές. Αν και δεν είναι το ανόργανο υλικό με την υψηλότερη{{1} απόδοση, έχει σημαντικά πλεονεκτήματα στη μαζική παραγωγή: άφθονα αποθέματα βωξίτη, χαμηλό κόστος υλικού, ώριμη τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης χαμηλής{{2} θερμοκρασίας, υψηλός βαθμός τυποποίησης των τελικών προϊόντων, ισορροπημένες φυσικοχημικές ιδιότητες υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας και ελεγχόμενο κόστος παραγωγής και συντήρησης καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής. Είναι ένα ανόργανο υλικό μεμβράνης κατάλληλο για-μεγάλη κλίμακα παγκόσμια ανάπτυξη.
Οι κεραμικές μεμβράνες αλουμίνας έχουν αντιμετωπίσει με επιτυχία τις θεμελιώδεις απαιτήσεις «σταθερότητας και επαναχρησιμοποίησης» στη βιομηχανική διήθηση, καθιστώντας την πρώτη κεραμική μεμβράνη που επιτυγχάνει πραγματική βιομηχανική εφαρμογή.
III. Βιομηχανική εντόπιση: Οι εγχώριες κεραμικές μεμβράνες αλουμίνας επιτυγχάνουν ανεξάρτητη μαζική παραγωγή (αρχές 21ου αιώνα)
Στις αρχές του 21ου αιώνα, η εγχώρια ζήτηση για βιομηχανικό φιλτράρισμα αυξήθηκε. Ωστόσο, οι κεραμικές μεμβράνες αλουμίνας ήταν πλήρως μονοπωλιακές από προμηθευτές του εξωτερικού, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος και καθυστερημένη εξυπηρέτηση μετά την πώληση. Ως εκ τούτου, η οικιακή υποκατάσταση ανόργανων μεμβρανών έγινε αναγκαιότητα για τη βιομηχανία. Εγχώρια ερευνητικά ιδρύματα και επιχειρήσεις συνεργάστηκαν για την επίτευξη ανεξάρτητης μαζικής παραγωγής κεραμικών μεμβρανών αλουμίνας εγχώριας κατασκευής. Η εγχώρια παραγωγή μείωσε σημαντικά το κόστος εφαρμογής και κάλυψε τα κενά στην τοπική βιομηχανική αλυσίδα.
Η σημασία της εγχώριας μεμβράνης αλουμίνας:
l Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος εφαρμογής των κεραμικών μεμβρανών σε συμβατικά σενάρια επεξεργασίας νερού, καθιστώντας τις ανόργανες μεμβράνες πιο προσιτές για περισσότερες εταιρείες.
l Αυτό έχει προωθήσει την ωριμότητα της εγχώριας αλυσίδας βιομηχανίας κεραμικών μεμβρανών και έχει συσσωρεύσει μια τεχνολογική βάση για μετέπειτα έρευνα και ανάπτυξη υλικών υψηλής ποιότητας.
Εικόνα: Κεραμική μεμβράνη αλουμίνας
Ωστόσο, οι βασικές ελλείψεις στην απόδοση δεν έχουν ξεπεραστεί. Είναι ακόμα δύσκολο να λειτουργεί κανείς σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα ενόψει των συνθηκών σύζευξης υψηλού αλατιού, υψηλής θερμοκρασίας και ισχυρής όξι-βάσης σε βιομηχανίες όπως η νέα ενέργεια και η χημική βιομηχανία αλμυρών λιμνών. Η αγορά υψηλών-τελών εξακολουθεί να καταλαμβάνεται από ειδικά υλικά μεμβράνης στο εξωτερικό.
IV. Ανακάλυψη κεραμικών μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου: Λύσεις προσαρμοσμένες για "ακραίες συνθήκες εργασίας" (κατά την τελευταία δεκαετία)
Την περασμένη δεκαετία περίπου, οι μπαταρίες λιθίου, η εξόρυξη λιθίου από τις λίμνες αλατιού και οι βιομηχανίες ημιαγωγών έχουν εμφανιστεί, δημιουργώντας λύματα με πέντε ακραίες συνδεδεμένες συνθήκες: υψηλή αλατότητα, υψηλή θερμοκρασία, ισχυρό οξύ και αλκάλιο, υψηλή οργανική ύλη και υψηλά στερεά σωματίδια. Η αλουμίνα είναι σταθερή υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, αλλά η ροή της διασπάται γρήγορα κάτω από ακραίες συνθήκες, καθιστώντας την ακατάλληλη για τις συνεχείς ανάγκες παραγωγής χαμηλού-χρόνου διακοπής λειτουργίας, υπογραμμίζοντας την έλλειψη ανόργανων μεμβρανών υψηλής ποιότητας.
Με βάση τις αυστηρές απαιτήσεις των υψηλών{0}}συνθηκών λειτουργίας και μέσω των τεχνολογικών καινοτομιών στην τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης υψηλής-θερμοκρασίας, έχουν αναπτυχθεί κεραμικές μεμβράνες καρβιδίου του πυριτίου. Κληρονομούν πλήρως τα βασικά πλεονεκτήματα των ανόργανων μεμβρανών, όπως η μεγάλη διάρκεια ζωής, η υψηλή αξιοπιστία, η ικανότητα συγκράτησης της αιωρούμενης οργανικής ύλης και η ικανότητα επαναλαμβανόμενου καθαρισμού. Με ανώτερη κρυσταλλική δομή πόρων, είναι κατάλληλα για διάφορες ακραίες και πολύπλοκες ποιότητες νερού, αντιμετωπίζοντας τις ελλείψεις των μεμβρανών αλουμίνας σε συνθήκες λειτουργίας.
V. Μελλοντικές τάσεις του κλάδου: Με γνώμονα τόσο την πολιτική όσο και τη συμμόρφωση, οι ανόργανες κεραμικές μεμβράνες είναι έτοιμες να γίνουν η μακροπρόθεσμη κύρια τάση.
Οι συμβατικές μεμβράνες υπερδιήθησης δεν παρουσιάζουν σημαντική διαφορά στην ικανότητά τους να συγκρατούν τους ρύπους και η επιλογή βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο κόστος και τις συνήθειες συντήρησης. Ωστόσο, η μακροπρόθεσμη- τάση του κλάδου καθορίζεται τόσο από τις εθνικές βιομηχανικές πολιτικές όσο και από την παγκόσμια συμμόρφωση με το PFAS.
Οι εθνικές βιομηχανικές πολιτικές ενδυναμώνουν τη βιομηχανία:Οι κεραμικές μεμβράνες υψηλής απόδοσης-περιλαμβάνονται στους εθνικούς βασικούς καταλόγους εξοπλισμού νέων υλικών και προστασίας του περιβάλλοντος. Δύο τύποι κεραμικών μεμβρανών περιλαμβάνονται στη λίστα προμηθειών προτεραιότητας των βασικών νέων υλικών. Τα έργα αναβάθμισης τεχνολογίας κεραμικών μεμβρανών μηδενικών εκπομπών λαμβάνουν επιδοτήσεις έως και 30 εκατομμυρίων γιουάν ανά έργο. το ειδικό έργο του 14ου Πενταετούς Σχεδίου συνεχίζει να υποστηρίζει την έρευνα και την ανάπτυξη εγχώριων υλικών μεμβράνης. Σε συνδυασμό με τη διπλή-ανάπτυξη άνθρακα, την επαναχρησιμοποίηση των υδάτινων πόρων και τις αναβαθμίσεις προστασίας του περιβάλλοντος, τα κριτήρια επιλογής του κλάδου έχουν μετατοπιστεί από "χρήσιμο" σε "ανθεκτική και χαμηλή-συντήρηση", με σαφείς εθνικές οδηγίες: οι κεραμικές μεμβράνες προτιμώνται για πολύπλοκη επεξεργασία νερού και ο εντοπισμός των υλικών υψηλής{{9}αποτελούμενης μεμβράνης.
Συμμόρφωση PFAS:Με τους κανονισμούς PFAS που εφαρμόζονται στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες, οι εγχώριοι έλεγχοι γίνονται σταδιακά αυστηρότεροι. Η εμπορική παραγωγή οργανικών μεμβρανών συχνά περιλαμβάνει την προσθήκη φθοριούχων πρόσθετων, θέτοντας κίνδυνο ρύπανσης από PFAS σε όλο τον κύκλο ζωής της. Οι κορυφαίες εταιρείες έχουν σταδιακά καταργήσει τα φθοριούχα οργανικά υλικά φίλτρων.
Οι ανόργανες κεραμικές μεμβράνες παράγονται χωρίς φθόριο, είναι σταθερές σε ιδιότητες, δεν έχουν κινδύνους συμμόρφωσης με το PFAS, έχουν διάρκεια ζωής 3-5 φορές μεγαλύτερη από τις οργανικές μεμβράνες και παράγουν λιγότερα στερεά απόβλητα. Πληρούν τις απαιτήσεις πράσινης παραγωγής και θα γίνουν η κύρια επιλογή για φιλτράρισμα μεσαίου- έως{4}}υψηλού επιπέδου μεσοπρόθεσμα έως μακροπρόθεσμα.
Εταιρική εισαγωγή - Η JMFILTEC εστιάζει στην έρευνα και ανάπτυξη κεραμικών μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου
Η Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. δεσμεύεται να αναπτύξει τα πιο στιβαρά και ανθεκτικά υλικά καρβιδομεμβρανών πυριτίου. Η ιδρυτική ομάδα ξεκίνησε σχετικές εργασίες Ε&Α σε υλικά καρβιδιομεμβρανών πυριτίου το 2011 και τώρα έχει λάβει 8 ευρεσιτεχνίες εφευρέσεων, έχει υποβάλει αίτηση για σχεδόν 50 διπλώματα ευρεσιτεχνίας και 6 διπλώματα ευρεσιτεχνίας PCT.
Ως μια εθνική-επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας και μια «εξειδικευμένη, εκλεπτυσμένη και καινοτόμος» επιχείρηση στην επαρχία Zhejiang, η JMFILTEC τηρούσε πάντα τη φιλοσοφία ανάπτυξης του «πελατοκεντρικού-και της τεχνολογίας-», προσπαθώντας να δημιουργήσει προϊόντα μεμβράνης παγκόσμιας{3}μεμβράνης. Επί του παρόντος, τα προϊόντα της εταιρείας καλύπτουν σωληνοειδείς μεμβράνες, επίπεδες-μεμβράνες φύλλων, μεμβράνες στήλης και άλλο παράγωγο εξοπλισμό, που χρησιμοποιούνται ευρέως στον καθαρισμό του πόσιμου νερού, στην επεξεργασία ανακυκλωμένου νερού, στην αφαλάτωση θαλασσινού νερού, στον διαχωρισμό χημικών διεργασιών, στην παραγωγή αλκαλίων και χλωρίου-χημική παραγωγή αλκαλίων αφαίρεση, εξόρυξη λιθίου από αλμυρές λίμνες, παραγωγή νέας ενέργειας καθόδου και ανόδου, ανακύκλωση υγρών αποβλήτων φωτοβολταϊκών και εξόρυξη αερίου σχιστολιθικού πετρελαίου, μεταξύ πολλών άλλων πεδίων. Με τα βασικά του πλεονεκτήματα της ισχυρής αντοχής στη διάβρωση, της υψηλής απόδοσης, της μεγάλης διάρκειας ζωής και του εύκολου καθαρισμού, έχει κερδίσει την αναγνώριση από τους πελάτες και την αγορά, καθιστώντας το ιδιαίτερα ανταγωνιστικό στη διεθνή αγορά.
Έχετε συναντήσει ποτέ καταστάσεις σε-ιστότοπο όπου "οι οργανικές μεμβράνες δεν μπορούσαν να αντέξουν το φορτίο και οι μεμβράνες αλουμίνας δεν ήταν αρκετά σταθερές"; Ποιες άλλες ερωτήσεις έχετε σχετικά με την εφαρμογή, τη συντήρηση και τη σύγκριση κόστους των μεμβρανών καρβιδίου του πυριτίου; Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.
Εάν αυτό το ζήτημα λάβει θετική απάντηση, θα το χρησιμοποιήσουμε ως σημείο εκκίνησης για την έναρξη της στήλης "Γενικές γνώσεις για τα υλικά μεμβράνης", με τα επόμενα άρθρα να παρέχουν λεπτομερείς εξηγήσεις.