Če pogledamo nazaj na razvoj industrije v preteklem stoletju, razvoj materialov za keramične membrane nikoli ni bil tehnološki trik, temveč neizogiben rezultat zaporednega napredka. Ta članek sledi celotni razvojni zgodovini keramičnih membran, secira osnovno logiko od raziskovanja več materialov, popularizacije aluminijevega oksida, izvajanja domače proizvodnje in ponovitve silicijevega karbida ter tako pridobi razumevanje glavnih trendov v industriji anorganskih membran.
I. Izvori iz vojaške industrije: prvo raziskovanje, ki se je rodilo v "posebni ločitvi" (1940)
Keramična membrana ni bila razvita za obdelavo vode, temveč za ločevanje izotopov v jedrski industriji. Takrat je industrija nujno potrebovala nosilec, ki je fizikalno in kemično stabilen, ne reagira z medijem, ima izjemno majhne velikosti por, stabilno strukturo in lahko deluje dolgo časa v težkih pogojih. Keramična membrana je pravkar izpolnila to zahtevo.
Slika: UF₆ (uranov heksafluorid)
Keramične membrane, razvite na tej stopnji, so bile zgolj posebni materiali, ki so jih uporabljali v laboratorijih. Njihov nadzor velikosti por je bil grob in njihova natančnost ločevanja je bila nizka, zaradi česar so popolnoma neprimerni za industrijsko obdelavo tekoče vode. Vendar pa so postavili temelje za ključne značilnosti "stabilnost in odpornost proti koroziji" v kasnejših tehnologijah keramičnih membran.
II. Pojav keramičnih membran iz aluminijevega oksida: reševanje problema "od 0 do 1" pri čiščenju industrijske vode (1960-1990)
S hitrim razvojem svetovne industrije je povpraševanje po bistrenju tekočin in ločevanju materialov v industriji hrane in pijač ter osnovni kemični industriji eksplodirano. Tradicionalni ploščni in okvirni filter ter filtrirni papir niso dovolj natančni in se zlahka onesnažijo. Industrija nujno potrebuje anorganski filtrirni material, ki ga je mogoče večkrat uporabiti in ga je mogoče prati, zato so se pojavile keramične ultrafiltracijske membrane, ki izpolnjujejo to potrebo.
Po primerjanju z različnimi anorganskimi materiali je aluminijev oksid postal optimalna izbira za uporabo v civilni industriji. Čeprav ni najzmogljivejši-anorganski material, ima znatne prednosti pri množični proizvodnji: obilne zaloge boksita, nizki stroški materiala, zrela tehnologija sintranja pri nizkih-temperaturah, visoka stopnja standardizacije končnih izdelkov, uravnotežene fizikalno-kemijske lastnosti v normalnih delovnih pogojih ter nadzorovani stroški proizvodnje in vzdrževanja v celotnem življenjskem ciklu. Je anorganski membranski material, primeren za-široko globalno uporabo.
Keramične membrane iz aluminijevega oksida so uspešno izpolnile temeljne zahteve "stabilnosti in ponovne uporabnosti" pri industrijski filtraciji in tako postale prva keramična membrana, ki je dosegla resnično industrijsko uporabo.
III. Industrijska lokalizacija: Domače keramične membrane iz aluminijevega oksida dosegle neodvisno množično proizvodnjo (začetek 21. stoletja)
V začetku 21. stoletja je domače povpraševanje po industrijski filtraciji močno naraslo. Vendar so čezmorski dobavitelji popolnoma monopolizirali keramične membrane iz aluminijevega oksida, kar je povzročilo visoke stroške in zamudo pri po-prodajnih storitvah. Zato je domača zamenjava anorganskih membran postala nuja za industrijo. Domače raziskovalne ustanove in podjetja so sodelovali, da bi dosegli neodvisno množično proizvodnjo domačih keramičnih membran iz aluminijevega oksida. Domača proizvodnja je znatno zmanjšala stroške uporabe in zapolnila vrzeli v lokalni industrijski verigi.
Pomen domače membrane iz aluminijevega oksida:
l To znatno zmanjša stroške uporabe keramičnih membran v scenarijih običajne obdelave vode, zaradi česar so anorganske membrane cenovno dostopnejše za več podjetij.
l To je spodbudilo zrelost domače verige industrije keramičnih membran in ustvarilo tehnološko osnovo za nadaljnje raziskave in razvoj vrhunskih-materialov.
Slika: Keramična membrana iz aluminijevega oksida
Vendar njegove glavne pomanjkljivosti v delovanju niso bile odpravljene. V panogah, kot sta nova energija in kemična industrija slanega jezera, je še vedno težko dolgo časa stabilno delovati v razmerah visoke količine soli, visoke temperature in močne kislinsko-bazične sklopitve. Vrhunski-trg še vedno zasedajo čezmorski posebni membranski materiali.
IV. Preboj keramičnih membran iz silicijevega karbida: rešitve, prilagojene za "ekstremne delovne pogoje" (v zadnjem desetletju)
V zadnjem desetletju so se pojavile litijeve baterije, pridobivanje litija iz slanih jezer in polprevodniška industrija, ki je ustvarila odpadno vodo s petimi ekstremnimi povezanimi pogoji: visoka slanost, visoka temperatura, močna kislina in alkalije, visoka vsebnost organskih snovi in visoka vsebnost trdnih delcev. Aluminijev oksid je stabilen v običajnih delovnih pogojih, vendar njegov tok hitro upada v ekstremnih pogojih, zaradi česar je neprimeren za neprekinjene proizvodne potrebe podjetij z nizkim-časom izpada, kar poudarja pomanjkanje vrhunskih-namenskih anorganskih membran.
Keramične membrane iz silicijevega karbida so bile razvite na podlagi strogih zahtev visoko-delovnih pogojev in z industrijskimi preboji v tehnologiji visoko-temperaturnega sintranja. V celoti podedujejo glavne prednosti anorganskih membran, kot so dolga življenjska doba, visoka zanesljivost, sposobnost zadrževanja suspendiranih organskih snovi in možnost ponavljajočega se čiščenja. Z vrhunsko strukturo kristalnih por so primerne za različne ekstremne in kompleksne kakovosti vode, pri čemer obravnavajo pomanjkljivosti membran iz aluminijevega oksida v pogojih delovanja.
V. Prihodnji trendi v industriji: Anorganske keramične membrane, ki jih vodita tako politika kot skladnost, so pripravljene, da postanejo dolgoročen-glavni trend.
Konvencionalne ultrafiltracijske membrane ne kažejo pomembne razlike v svoji sposobnosti zadrževanja onesnaževal, izbira pa v veliki meri temelji na stroških in vzdrževalnih navadah; vendar pa dolgoročni-trend industrije določajo nacionalne industrijske politike in globalna skladnost s PFAS.
Nacionalne industrijske politike opolnomočijo industrijo:visoko{0}}zmogljive keramične membrane so vključene v nacionalne ključne kataloge novih materialov in opreme, ki spodbuja varstvo okolja. Na prednostnem seznamu ključnih novih materialov sta dve vrsti keramičnih membran; projekti nadgradnje tehnologije keramičnih membran brez{2}}emisij prejmejo subvencije do 30 milijonov juanov na projekt; posebni projekt 14th Five-Year Plan še naprej podpira raziskave in razvoj domačih membranskih materialov. Skupaj z dvojnim-razvojom ogljika, ponovno uporabo vodnih virov in nadgradnjami varstva okolja so se izbirna merila v industriji premaknila od »uporabnega« k »trajnemu in nizkemu-vzdrževanju«, z jasnimi nacionalnimi smernicami: keramične membrane so prednostne za kompleksno obdelavo vode in spodbuja se lokalizacija vrhunskih-materialov za membrane.
Skladnost s PFAS:S predpisi PFAS, ki se izvajajo v Evropi in Združenih državah, se domači nadzor postopoma zaostruje. Komercialna proizvodnja organskih membran pogosto vključuje dodajanje fluoriranih dodatkov, kar predstavlja tveganje onesnaženja s PFAS skozi celoten življenjski cikel. Vodilna podjetja so postopoma opustila fluorirane organske filtrirne materiale.
Anorganske keramične membrane se proizvajajo brez fluora, imajo stabilne lastnosti, nimajo tveganja skladnosti s PFAS, imajo 3-5-krat daljšo življenjsko dobo kot organske membrane in ustvarjajo manj trdnih odpadkov. Izpolnjujejo zahteve zelene proizvodnje in bodo srednje- do dolgoročno postali glavna izbira za srednje{3}}do-visokokakovostno filtracijo.
Predstavitev podjetja - JMFILTEC se osredotoča na raziskave in razvoj keramičnih membran iz silicijevega karbida
Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. se zavzema za razvoj najbolj robustnih in trpežnih silicijevih karbidemembranskih materialov. Ustanovna ekipa je leta 2011 začela sorodno raziskovalno in razvojno delo na silicijevih karbidemembranskih materialih, zdaj pa je prejela 8 patentov za izume, prijavljenih za skoraj 50 patentov za izume in 6 patentov PCT.
Kot nacionalno visoko{0}}tehnološko podjetje in "specializirano, prečiščeno in inovativno" podjetje v provinci Zhejiang se je JMFILTEC vedno držal razvojne filozofije "osredotočenosti-na stranko in-tehnologije", ki si prizadeva ustvariti-izdelke s silicijevo karbidno membrano svetovnega razreda. Trenutno izdelki podjetja zajemajo cevaste membrane, ploščate-pločaste membrane, kolonske membrane in drugo izvedeno opremo, ki se pogosto uporablja pri čiščenju pitne vode, obdelavi predelane vode, razsoljevanju morske vode, ločevanju kemičnih procesov, kemični proizvodnji soli in klor-alkalij, obdelavi rudniške vode, polprevodniški mikroelektroniki, odstranjevanju živil in farmacevtskih nečistoč, ekstrakciji litija od slanih jezer, proizvodnje novih energetskih katod in anod, recikliranja fotovoltaičnih odpadnih tekočin in pridobivanja plina iz oljnega skrilavca, med mnogimi drugimi področji. S svojimi glavnimi prednostmi, kot so močna odpornost proti koroziji, visoka zmogljivost, dolga življenjska doba in enostavno čiščenje, je pridobil priznanje pri strankah in na trgu, zaradi česar je zelo konkurenčen na mednarodnem trgu.
Ali ste se na-gradišču kdaj srečali s situacijami, ko "organske membrane niso mogle prenesti obremenitve, membrane iz aluminijevega oksida pa niso bile dovolj stabilne"? Kakšna druga vprašanja imate v zvezi z uporabo, vzdrževanjem in primerjavo stroškov membran iz silicijevega karbida? Vas prosimo, da nas kontaktirate.
Če bo ta številka prejela pozitiven odgovor, jo bomo uporabili kot izhodišče za zagon stolpca "Splošno poznavanje membranskih materialov", s podrobnimi razlagami v naslednjih člankih.