Notranje lastnosti materialov gradijo temelje za proti onesnaževanju
1. Kemično inertna površina zavira adsorpcijo onesnaževal
Silicon carbide (SiC) has extremely high chemical stability, low surface hydroxyl (-OH) content and weak polarity, and low adsorption energy for pollutants such as organic matter and metal ions. Compared with the polar surface of organic membranes (such as PVDF) that easily form hydrogen bonds or van der Waals forces with pollutants, the surface of SiC ceramic Membrane je težko spoštovati hidrofilna onesnaževala, kot so beljakovine in huminska kislina, kar zmanjšuje začetno hitrost onesnaženja iz vira .
2. nadgradnja struktura, odporna na korozijo
Trdota silicijevega karbida MOHS doseže 9 . 2 (drugi le diamant), tlačna trdnost pa presega 300MPA . med zapiranjem pretoka vode ali kemičnega čiščenja z visoko hitrostjo (na primer natrijeva hipoklorit, ki ne pride do praska ali alkalij, ki se lahko proizvajajo, pa membranska površina ne pride do pore ali alkalij, močna kislina in alkalij) Ta "fizična pregrada" lahko prepreči, da bi se koloidni delci vdelali v membranske pore, medtem ko so organske membrane po dolgotrajnem kemičnem čiščenju nagnjene k razpadu polimerne verige, kar ima za posledico povečane membranske pore ali površinsko grobo, kar pospeši onesnaženje.
3. visoka temperaturna odpornost zavira biološko onesnaževanje
Silicijeve karbidne membrane lahko prenesejo visoke temperature 1400 stopinj ., tudi če se pri obdelavi vode uporablja visokotemperaturna sterilizacija (na primer sterilizacija pare) ali industrijska visokotemperatura, ki se uporablja pri čistitvi vode, ki lahko reprodukcijo mikroorganizma učinkovito zavira reprodukcijo mikroorgana Površina, medtem ko so organske membrane lahko toplotno deformirane nad 60 stopinj, kar zagotavlja gnezdilno območje za biološko onesnaževanje .
Mikrostrukturna zasnova optimizira delovanje proti onesnaževanju
1. Enotnost zaslonke in kanal skozi luknjo zmanjšuje blokada
Keramične membrane iz silicijevega karbida tvorijo tridimenzionalno strukturo skozi luknje skozi postopek sintranja, z ozko porazdelitvijo velikosti pora (kot je 0 . 1 μm ravni) . Filtracija "mrtvega konca", ki jih je mogoče prenašati vodni pretok križnih pretokov, ki so lažje prenašajo vodno pretok vodnih pretokov, ki so lažje prenašajo vodno pretok vodnih pretokov. V nasprotju s tem gobi podobna porozna struktura organskih membran zlahka tvori "slepi konec" za prestrezanje onesnaževal, kar ima za posledico blokado por.
2. Regulacija površinske energije zmanjšuje afiniteto onesnaževal
The surface energy of SiC membranes can be further reduced by surface modification (such as coating with titanium dioxide TiO₂ or grafting hydrophilic groups), reducing the water contact angle to below 30℃(about 60℃when unmodified). This super-hydrophilic surface can form a "hydration layer" to hinder the attachment of hydrophobic pollutants such as oils and mikroorganizmi, podobno kot učinek lotosa, da zmanjšate površinsko oprijem .
Dinamični sinergistični učinek mehanizma proti onesnaževanju
1. Filtracija med pretokom in membransko površinsko pretok
The high mechanical strength of silicon carbide membranes allows higher cross-flow flow rates (up to 1.5m/s), and the shear force generated by water flow on the membrane surface can effectively peel off the deposited pollutants. Due to strength limitations, organic membranes usually need to reduce the flow rate (0.5-1.0m/s), making onesnaževala lažje odlagajo.
2. Toleranca za čiščenje kemikalij podaljša življenjsko dobo membrane
When the membrane surface is slightly contaminated, the silicon carbide membrane can withstand high-concentration cleaning agents (such as 5000ppm sodium hypochlorite, 1M sulfuric acid). The agent can penetrate into the membrane pores to degrade pollutants, and the membrane flux recovery rate after cleaning exceeds 95%. Organic Membrane so omejene s korozijsko upornostjo materiala, koncentracija in pogostost kemičnega čiščenja sta omejena, slabljenje toka pa je očitno po dolgoročnem delovanju .
Primerjava sposobnosti proti onesnaževanju z organsko membrano
| Vrsta onesnaženja | Mehanizem proti onesnaževanju keramične membrane silicijeve karbide | Mehanizem proti onesnaževanju organske membrane (PVDF) |
|---|---|---|
| Koloidno onesnaževanje | Ozka porazdelitev velikosti por zmanjšuje koloidno prestrezanje, hitrost pretoka pa se zasuka in olupi | Neenakomerna velikost por vodi do koloidnega odlaganja, površinska hrapavost pa spodbuja adsorpcijo |
| Biološko onesnaževanje | Visoko temperaturna odpornost zavira mikrobno aktivnost in kemično čiščenje temeljito sterilizira | Površina je nagnjena k tvorbi biofilma, preostali mikroorganizmi pa se hitro razmnožujejo po čiščenju |
| Organsko onesnaževanje | Nizka površinska energija zmanjšuje adsorpcijo organske snovi, kemična stabilnost pa preprečuje odlaganje produkta razgradnje | Polarna površina ima močno vezavo vodika z organsko snovjo, kar vodi do dolgoročne adsorpcije in blokade por |
Strategije proti onesnaževanju v inženirskih aplikacijah
1. Proces predhodne obdelave Synergy
V vodi z visoko motnostjo se uporabijo magnetna koagulacija ali padavine za mikro-peska za najprej odstranjevanje velikih suspendiranih trdnih snovi in zmanjšanje obremenitve membrane; V mastni odpadni vodi se za predhodno obdelavo uporablja postopek flotacije zraka za zmanjšanje stika med mastnimi onesnaževalci in membransko površino .
2. Spletno pranje in čiščenje impulzov
S pomočjo periodičnega pranja vode (tlak 0 . 2MPA, trajajo 30-ih) ali mešano čiščenje impulzov zraka (hitrost plina 50m³/h · m²) se ohlapna onesnaževala na membranski površini odstranijo s silo udarca tekočine, kemični cikel čiščenja pa se podaljša na več kot 72 ur (organske membrane so običajno 24 ur).
Povzetek: Tehnične prednosti večdimenzionalnega sistema proti onesnaževanju
Silicon carbide ceramic membranes have shown significant advantages in difficult water quality (such as industrial wastewater and recycled water reuse) through the three-dimensional anti-pollution design of "material-structure-process". Its anti-pollution mechanism not only relies on the chemical inertness and mechanical strength of the material itself, but also forms a dynamic anti-pollution system through microstructure optimization and procesna sinergija, na koncu dosežete dolgoročno stabilno delovanje in nizke stroške delovanja in vzdrževanja . To je tudi temeljni razlog, zakaj postopoma nadomešča tradicionalne organske membrane pri občinskem in industrijskem obdelavi vode .
Primerjava membran
| Indeks | Keramična membrana iz silicijevega karbida | Organska membrana (E . g ., PVDF) | Tradicionalne padavine za filtracijo peska/flokulacije |
|---|---|---|---|
| Natančnost filtracije | 0.1-5 μm (ultrafiltracija/mikrofiltracija) | 0.01-1 μm | 10-100 μm |
| Zmogljivost proti onesnaževanju | Močna (odporna na kemično čiščenje in biološko oprijem) | Šibko (potrebno pogosto kemično čiščenje) | Medij (odvisno od odmerka koagulanta) |
| Življenjsko dobo | 5-10 leta | 2-3 leta | Peščeni filtrirni mediji potrebujejo redno zamenjavo |
| Stroški delovanja | Nizka (zmanjšani stroški nadomestitve reagenta in membrane) | Srednje (visoki stroški za čiščenje reagentov in zamenjavo membrane) | Medij (velika poraba koagulantov) |
| Uporabna kakovost vode | Ugotavljanje visoke turbine, visoke protitemne odpadne vode | Nevtralna odpadna voda s trdnimi snovmi z nizkim obarvanjem | Faza predhodne obdelave |
Priljubljena oznake: Ravni membranski modul, proizvajalci, dobavitelji, tovarna, tovarna.






