История на развитието на керамичните мембрани

През последните сто години на развитие на индустрията, последователните иновации в материалите за керамичните мембрани не са празен маркетингов трик – те са естествена прогресия, задвижвана от практическите изисквания на индустрията. Тази статия прави накратко преглед на пътя на развитие на керамичните мембрани през четири ключови етапа: изследване на много материали, популяризиране на мембрани от алуминиев оксид, вътрешна индустриализация и технологична итерация на мембрани от силициев карбид.

1. Военен произход: Ранни изследвания и разработки за специални приложения за разделяне (1940 г.)

Керамичните мембрани първоначално не са разработени за пречистване на вода, а за изотопно разделяне на газове в ядрената индустрия. Тогава секторът спешно се нуждаеше от носител със стабилни физикохимични свойства, химическа инертност, ултра фини размери на порите, здрава структурна цялост и дългосрочна способност за обслужване при тежки условия на работа - изисквания, перфектно изпълнени от керамичните мембрани.

На този ранен етап керамичните мембрани остават само лабораторни специални материали, характеризиращи се с груб контрол на размера на порите и ниска прецизност на разделяне, което ги прави напълно неподходящи за промишлено третиране на вода в течна фаза. Независимо от това, те поставиха основната техническа основа на стабилност и устойчивост на корозия за следващите технологии за керамични мембрани.

2. Поява на керамични мембрани от алуминиев оксид: постигане на първия пробив в промишленото пречистване на водата (1960–1990)

Водено от бързата глобална индустриална експанзия, нарастващото търсене на течно избистряне и разделяне на материали се появи в секторите на храните, напитките и основните химикали. Конвенционалните плочи и рамкови филтри и филтърни хартии страдаха от недостатъчна точност на филтриране и силно замърсяване, създавайки търсене в цялата индустрия на неорганични филтриращи среди за многократна употреба, които могат да се почистват. Това доведе до керамични ултрафилтрационни мембрани.

След инженерни сравнения на множество неорганични материали, алуминиевият оксид се очертава като оптимален избор за гражданска индустриализация. Въпреки че не е най-ефективният наличен неорганичен материал, той може да се похвали с изключителни предимства за масово производство: изобилие от бокситни резерви и ниски разходи за суровини, зряла технология за синтероване при ниска температура, висока стандартизация на крайния продукт, балансирано физикохимично представяне при нормални работни условия и контролируеми разходи за производство и поддръжка през целия жизнен цикъл. Тези предимства позволяватдвуалуминиев оксидмембрани, за да задоволят основните изисквания за промишлена филтрация за стабилност и възможност за многократна употреба, което ги прави първият тип керамични мембрани за постигане на широкомащабно търговско промишлено приложение.

3. Вътрешна индустриализация: Независимо масово производство на вътрешни керамични мембрани от двуалуминиев оксид (началото на 2000-те)

В началото на 21-ви век вътрешното търсене на индустриална филтрация нарасна, но пазарът на керамични мембрани от двуалуминиев оксид беше напълно монополизиран от задгранични доставчици. Вносните мембрани водят до високи разходи и бавна следпродажбена поддръжка, създавайки спешна нужда на индустрията от вътрешна замяна на неорганични мембрани. Местни изследователски институти и производители си сътрудничиха за технически пробиви, позволявайки независимо масово производство на домашно произведени алуминиеви керамични мембрани.

Локализираното производство драстично намалява разходите за приложение на керамични мембрани за конвенционално третиране на вода, което прави неорганичната филтрация достъпна за по-широк кръг предприятия. Той също така насърчи зряла местна промишлена верига за керамични мембрани и натрупа ноу-хау за критични процеси, за да подпомогне последващите научноизследователски и развойни дейности на материали от висок клас.

Въпреки това основните ограничения на производителността продължават. Мембраните от двуалуминиев триоксид се бореха със стабилна дългосрочна работа при съчетани тежки условия, включително висока соленост, повишени температури и силни киселинни/алкални среди, преобладаващи в новите енергийни и химически индустрии на солените езера, оставяйки пазара от висок клас доминиран от вносни специални мембранни материали.

4. Керамични мембрани от силициев карбид: Специализирани решения за екстремни работни условия (последното десетилетие)

През последните десет години процъфтяващата литиева батерия, добивът на литий в соленото езеро и полупроводниковата индустрия генерираха отпадъчни води, характеризиращи се с пет съчетани екстремни условия: висока соленост, висока температура, силна киселинност/алкалност, високо органично съдържание и високо натоварване на твърди частици.

Двуалуминиевият оксид работи надеждно при стандартни условия, но страда от бърз спад на потока в екстремни среди, като не успява да отговори на изискванията на производителите за непрекъснато производство с минимално време на престой. Това създаде значителна празнина в предлагането на специални неорганични мембрани с висока производителност.

Насочвайки се към това незадоволено търсене на приложения в тежки условия, индустрията усъвършенства технологията за синтероване при висока температура, за да разгърне следващо поколениекерамика от силициев карбидмембрани. Запазвайки всички основни предимства на неорганичните мембрани – дълъг експлоатационен живот, висока надеждност, ефективно улавяне на органични суспендирани твърди частици и повторяема способност за почистване – SiC мембраните се отличават с превъзходни структури на кристални пори, които побират всички видове сложни екстремни качества на водата, напълно компенсирайки експлоатационните ограничения на двуалуминиевия оксид при тежки работни среди.

Semicorex осигурява високо качествоплоска листова мембрана от силициев карбидs итръбни мембрани. Ако имате някакви запитвания или се нуждаете от допълнителна информация, моля не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com