Predstavitev izdelka
Ta izdelek je inovativen izdelek, ki podira mejo med scenariji uporabe anorganskih in organskih membran. Združuje prednosti izdelkov s keramično membrano, ki so robustni in vzdržljivi, ter visoko gostoto polnila izdelkov z organsko membrano. Metoda uporabe je zelo podobna kot pri membranah organskih kolon, kar kompenzira visoke zahteve glede kakovosti vstopne vode, visoko porabo vode za povratno izpiranje in tveganje zloma žice pri tehnologiji ultrafiltracijskih membran. Lahko izboljša donos vode ultrafiltracijskih sistemov in zmanjša stroške kemičnega čiščenja.
Keramični membranski modul je sestavljen iz več vgrajenih keramičnih filtrirnih vložkov iz silicijevega karbida, ki so spojeni skupaj. Zaradi edinstvene strukturne zasnove je hidravlična porazdelitev proizvodnje vode in kanalov povratnega izpiranja vsake cevaste membrane bolj enakomerna, učinek povratnega izpiranja pa je izjemen.
Zakaj izbrati keramično membrano?
Kaj je keramična membrana?
Keramična membrana je membrana, izdelana iz praškastih surovin, kot so aluminijev oksid, cirkonijev oksid in titanov oksid, s postopkom sintranja. Stena cevi keramične membrane je gosto prekrita z mikroporami. Razlika statičnega tlaka na obeh straneh membrane služi kot gonilna sila za filtracijo. Majhne molekule (ali tekočine) prehajajo skozi membrano, velike molekule (ali trdne delce, kapljice tekočine) pa zadrži membrana, da se doseže namen ločevanja, koncentracije in čiščenja različnih komponent dovodne tekočine.
Mehanizem filtracije keramičnih membran vključuje filtracijo navzkrižnega toka in filtracijo slepega konca. Med njimi ima filtracija navzkrižnega toka prednosti glede učinkovitosti. Izdelki večine podjetij so predvsem filtri s prečnim tokom.
Filtracija s prečnim tokom: Neobdelana tekoča tekočina kroži z veliko hitrostjo na tangencialni način skozi površino membrane. Filtrat (ali permeat) se pod pritiskom odfiltrira skozi površino membrane. Kroženje surove tekočine učinkovito zavira problem enostavne blokade filtrskega medija pri tradicionalni metodi terminalne filtracije, zagotavlja neprekinjeno delovanje postopka ločevanja, izboljša učinkovitost ločevanja in natančnost ločevanja ter učinkovito zmanjša porabo energije pri ločevanju. postopek.
Slepa filtracija: Pri filtriranju napajalne tekočine z visoko koncentracijo se veliki delci napajalne tekočine zlahka ujamejo na površino membrane in tvorijo membransko onesnaženje, kar povzroči hitro zmanjšanje učinkovitosti ločevanja. Primeren je samo za obdelavo tekočin z zelo nizko vsebnostjo trdnih snovi.
Zakaj imajo keramične membrane tržni prostor?
-
Visokozmogljivi membranski materiali so ključna strateška nastajajoča industrija za nacionalni razvoj. Ocenjuje se, da bo skupna vrednost industrije membran v moji državi leta 2025 dosegla 500 milijard juanov.
-
Keramične membrane imajo odlične mehanske lastnosti, kemično odpornost in natančnost filtracije. Izumil jih je dr. Pall v projektu Manhattan v štiridesetih letih prejšnjega stoletja. Po več kot 70 letih razvoja so se njihova področja uporabe postopoma razširila z jedrske energije, vojske in vesolja na civilna področja, kot so polprevodniki, nova energija in biomedicina. Velikost svetovnega trga bo leta 2023 dosegla 6,83 milijarde USD. Na Bližnjem vzhodu je vodnih virov malo. Skupni izdatki za projekte razsoljevanja morske vode, ki so načrtovani ali potekajo v letu 2023, znašajo kar 39,3 milijarde USD. V prihodnosti naj bi nastopilo dolgoročno obdobje hitre širitve. Tradicionalno termično razsoljevanje porabi približno 5 kWh na kubični meter, medtem ko membransko razsoljevanje porabi le 2.5-3 kWh. V okviru pobude "Belt and Road Initiative" se pričakuje, da bo membransko razsoljevanje še naprej odpiralo domači izvozni prostor za ločevalne membrane.
Zakaj bodo keramične membrane postale ključna razvojna kategorija kitajske industrije membran
Membranski materiali se pogosto uporabljajo pri selektivnem ločevanju tekočin in plinov, anorganski membranski materiali pa imajo prednosti pri učinkovitosti. Membrane so materiali s funkcijami selektivnega ločevanja. Ko na obeh straneh membrane obstajajo gonilne sile, kot so razlika v tlaku, razlika v koncentraciji in potencialna razlika, komponente surovine selektivno preidejo skozi membrano, da se doseže ločevanje, razvrščanje, koncentracija in čiščenje različnih tekočih ali plinastih komponent.
Glede na materiale membranske materiale delimo na organske membrane in anorganske membrane. Anorganske membrane imajo odlične lastnosti, kot so visoka natančnost ločevanja, dobra kemična stabilnost, odpornost na kisline in alkalije, odpornost na visoke temperature, odpornost na organska topila in visoka mehanska trdnost. Anorganske membrane so dobro uporabne pri procesnem industrijskem ločevanju v težkih okoljih, kot so visoke temperature in reakcijski sistemi s topilom, ter na posebnih področjih obdelave vode, kot so visoko korozivne, visoke temperature, visoke soli, olja in visoko suspendirane trdne snovi. Postali so pomembna vrsta membranskih materialov z velikimi možnostmi za razvoj. Področje uporabe se prav tako nenehno širi od tradicionalne obdelave vode do proizvodnje z visoko dodano vrednostjo, kot so polprevodniki, hrana, zdravila in nova energija.
Prednosti keramičnih membran
V primerjavi s tradicionalno tehnologijo filtracije in ločevanja imajo keramične membrane odlično delovanje in so preproste za uporabo in vzdrževanje.
Močne mehanske lastnosti: Anorganske keramične membrane imajo visoko mehansko trdnost in lahko prenesejo pritiske nad 3Mpa. Ne bodo se deformirali pod visokim pritiskom in so odporni na hitro drgnjenje in obrabo, enostavni za odboj in čiščenje ter imajo stabilno kakovost vode po dolgotrajnem delovanju;
Visoka kemična stabilnost: keramične membrane so odporne na kisline in alkalije, močne oksidante, visoke temperature, organska topila in čiščenje. Stabilno jih je mogoče uporabljati v delovnih okoljih pod 800 stopinjami in so primerni za visokotemperaturne in visoko viskozne tekočine;
Dolga življenjska doba: obsežni investicijski stroški keramičnih membran so nizki v celotnem življenjskem ciklu;
Visoka natančnost filtracije: keramične membrane lahko dosežejo filtracijo na nano ravni in lahko učinkovito odstranijo onesnaževala, kot so delci, koloidi, mikroorganizmi in sledovi organskih snovi v vodi;
Visoka učinkovitost filtracije: Keramična membrana ima integrirano zasnovo satja velikega premera z enakomerno hidravlično porazdelitvijo in visoko učinkovitostjo delovanja;
Visoka hidrofilnost: Ena komponenta keramične membrane ima velik izpust vode, kar učinkovito zmanjša naložbene in obratovalne stroške;
Visoka poroznost nosilne plasti: visok filtracijski in povratni tok, visoka učinkovitost filtracije in povratnega izpiranja;
Nizki obratovalni stroški: keramični membranski sistem ima nizke zahteve po predobdelavi, kar zmanjšuje skupne naložbe v sistem in obratovalne stroške;
Močno delovanje proti obraščanju: Anorganske keramične membrane imajo dobro delovanje proti obraščanju, stabilen tok pri dolgotrajnem delovanju in nizko pogostost čiščenja;
Enostavna namestitev: standardna modularna zasnova zmanjša investicijske stroške sistemskega cevovoda;
Lahko se uporablja za hrano: Keramična membrana ima visoko varnostno učinkovitost in ima higiensko licenco za izdelke za varnost pitne vode.
Primerjava z organskimi membranami
V primerjavi z organskimi membranami imajo keramične membrane ključne konkurenčne prednosti in pričakuje se, da jih bodo še naprej nadomeščale.
Materiali ločilnih membran vključujejo predvsem organske membrane in anorganske membrane. Med njimi so običajno uporabljeni materiali v organskih membranah polipropilen, politetrafluoroetilen, poliviniliden fluorid itd. Organske membrane so bile razvite in uporabljene prej in imajo manjše velikosti por, večjo natančnost filtracije in relativno nizke stroške. Trenutno je prepustnost veliko večja kot pri anorganskih keramičnih membranah.
Vendar verjamemo, da bodo v prihodnjem trendu keramične membrane še naprej nadomeščale tradicionalne organske membrane.
Polimerne membrane so nagnjene k koroziji, stroški zamenjave membranskega materiala pa znašajo do 61 %.
V težkih okoljih je površina polimernih membranskih materialov zlahka razjedena in onesnažena s tekočino ter zlahka deformirana zaradi udarca, kar povzroči zmanjšano učinkovitost ločevanja in potrebo po pogosti zamenjavi. Glede na študijo revije SPRINGER iz leta 2023 stroški zamenjave membranskega materiala predstavljajo do 61 % operativnih stroškov organskih membran.
Keramične membrane odpravljajo pomanjkljivosti organskih membran v smislu odpornosti na visoke temperature, odpornosti na kisline in alkalije, odpornosti na organska topila in mehanske trdnosti ter so primerne za aplikacije ločevanja membran v različnih težkih okoljih ali kompleksnih pogojih.
Keramične membrane imajo boljšo strukturo, se enostavno čistijo med delovanjem in imajo počasno dušenje pretoka
Komponente anorganske keramične membrane so na splošno sestavljene iz več ali več enokanalnih ali večkanalnih enodelnih membran. V primerjavi z organskimi polimernimi membranami je manj verjetno, da bodo povzročile zamašitev membrane. Zato lahko keramične membrane dosežejo višja koncentracijska razmerja med čiščenjem ali koncentracijo. Keramične membrane imajo počasno slabljenje pretoka, so enostavne za čiščenje, imajo visoko učinkovitost, so nizke cene in se manj kopičijo v komponentah membrane.
Primerno za okolje z nizko temperaturo na severu
Pretok organske membrane se bo pri nizki temperaturi znatno zmanjšal. Za vsako znižanje temperature za 1 stopinjo Celzija se bo tok zmanjšal za 2/100. Keramična membrana ima odlično odpornost na visoke in nizke temperature in ima velike možnosti za prodor v severno regijo.
Znižanje stroškov ter raziskave in razvoj napredne tehnologije
Osnovne omejitve keramične membrane se še naprej odpravljajo.
Stroškovne in procesne ovire so ključni dejavniki, ki trenutno omejujejo obsežno prodiranje keramičnih membran.
Kar zadeva stroške: po raziskavi SPRINGER je cena komponent organske membrane 40 LHM/bar približno 100 USD/m2, medtem ko je cena komponent keramične membrane 40-120 LHM/bar več kot 200 USD/m2. Čeprav je cena komponent keramične membrane višja od cene organskih membran, so stroški čiščenja in zamenjave membrane v kasnejšem procesu delovanja relativno nizki. Hkrati glavni domači proizvajalci keramičnih membran še naprej spodbujajo zniževanje stroškov in pričakuje se, da se bo celovita stroškovna učinkovitost keramičnih membran še naprej izboljševala;
S tehnološkega vidika: keramika je sama po sebi krhka in proces priprave je težji kot pri visokomolekularnih membranah. Hkrati je njihovo strukturno velikost por tudi težko nadzorovati. Trenutno je Kitajska dosegla relativno zrelo načrtovanje in proizvodne zmogljivosti, procesne in tehnične ovire keramičnih membran pa še naprej slabijo.
Priljubljena oznake: keramični membranski modul, proizvajalci, dobavitelji, tovarna keramičnih membranskih modulov
