Історія розвитку керамічних мембран

За останні сто років розвитку індустрії послідовні інноваційні матеріали для керамічних мембран не є порожнім маркетинговим трюком — це природний розвиток, який стимулюється практичними вимогами промисловості. У цій статті коротко розглядається шлях розвитку керамічних мембран на чотирьох ключових етапах: дослідження багатьох матеріалів, популяризація мембран із оксиду алюмінію, внутрішня індустріалізація та технологічна ітерація мембран із карбіду кремнію.

1. Військове походження: ранні дослідження та розробки для спеціальних програм поділу (1940-ті роки)

Керамічні мембрани спочатку були розроблені не для очищення води, а для ізотопного розділення газів у ядерній промисловості. Тоді сектор терміново потребував носія зі стабільними фізико-хімічними властивостями, хімічною інертністю, наддрібними розмірами пор, міцною структурною цілісністю та здатністю довгостроково працювати в суворих умовах експлуатації — вимогам, яким ідеально відповідають керамічні мембрани.

На цій ранній стадії керамічні мембрани залишалися спеціальними матеріалами лише для лабораторій, демонструючи грубий контроль розміру пор і низьку точність розділення, що робило їх абсолютно непридатними для промислової рідкофазної обробки води. Тим не менш, вони заклали основну технічну основу стабільності та стійкості до корозії для наступних технологій керамічних мембран.

2. Поява глиноземних керамічних мембран: досягнення першого прориву в промисловій обробці води (1960–1990-ті)

У зв’язку зі швидким глобальним промисловим розширенням у харчовій промисловості, виробництві напоїв і базовій хімічній промисловості виник різкий попит на очищення рідин і розділення матеріалів. Звичайні рамні та пластинчасті фільтри та фільтрувальний папір страждали від недостатньої точності фільтрації та сильного забруднення, що створювало галузевий попит на багаторазові неорганічні фільтраційні середовища, які можна очищати. Це дало початок керамічним ультрафільтраційним мембранам.

Після інженерних порівнянь багатьох неорганічних матеріалів глинозем став оптимальним вибором для цивільної індустріалізації. Незважаючи на те, що це не найефективніший неорганічний матеріал, він може похвалитися видатними перевагами масового виробництва: значні запаси бокситів і низька вартість сировини, відпрацьована технологія низькотемпературного спікання, висока стандартизація готової продукції, збалансована фізико-хімічна продуктивність за нормальних робочих умов і контрольовані витрати на виробництво та технічне обслуговування протягом повного життєвого циклу. Ці переваги дозволяютьглиноземмембрани, що відповідають основним вимогам промислової фільтрації щодо стабільності та багаторазового використання, що робить їх першим типом керамічної мембрани, яка досягає широкомасштабного комерційного промислового застосування.

3. Внутрішня індустріалізація: незалежне масове виробництво вітчизняних керамічних мембран із оксиду алюмінію (початок 2000-х)

На початку 21 століття внутрішній попит на промислову фільтрацію різко зріс, але ринок глиноземних керамічних мембран був повністю монополізований закордонними постачальниками. Імпортні мембрани мають високу вартість і повільну післяпродажну підтримку, що створює нагальну потребу промисловості у внутрішній заміні неорганічних мембран. Вітчизняні науково-дослідні інститути та виробники співпрацювали над технічним проривом, що дозволило незалежне масове виробництво керамічних мембран із глинозему домашнього виробництва.

Локалізоване виробництво різко скоротило витрати на використання керамічних мембран для традиційної обробки води, зробивши неорганічну фільтрацію доступною для широкого кола підприємств. Це також сприяло розвитку зрілого внутрішнього промислового ланцюга для керамічних мембран і накопичило критичні ноу-хау для підтримки подальших досліджень і розробок високоякісних матеріалів.

Тим не менш, основні обмеження продуктивності залишалися. Мембрани з оксиду алюмінію, що випускаються всередині країни, мали проблеми зі стабільною довгостроковою роботою в суворих умовах, включаючи високу солоність, підвищені температури та сильні кислотні/лужні середовища, поширені в новій енергетиці та хімічній промисловості солоних озер, внаслідок чого на висококласному ринку домінували імпортні спеціальні мембранні матеріали.

4. Керамічні мембрани з карбіду кремнію: індивідуальні рішення для екстремальних умов експлуатації (останнє десятиліття)

За останні десять років бурхливі літієві батареї, видобуток літію в солоному озері та напівпровідникова промисловість створювали стічні води, які характеризуються п’ятьма поєднаними екстремальними умовами: висока солоність, висока температура, сильна кислотність/лужність, високий вміст органіки та високий вміст твердих часток.

Глинозем працює надійно за стандартних умов, але зазнає швидкого зниження потоку в екстремальних умовах, що не відповідає вимогам виробників щодо безперервного виробництва з мінімальними простоями. Це створило помітний дефіцит високоефективних спеціальних неорганічних мембран.

Орієнтуючись на цей незадоволений попит на застосування в суворих умовах, галузь удосконалила технологію високотемпературного спікання для впровадження нового поколіннякераміка з карбіду кремніюмембрани. Зберігаючи всі основні переваги неорганічних мембран — тривалий термін служби, високу надійність, ефективне перехоплення органічних зважених твердих частинок і повторювану здатність до очищення — SiC-мембрани мають чудові кристалічні пористі структури, які вміщують усі типи складної екстремальної якості води, повністю компенсуючи експлуатаційні обмеження глинозему в суворих робочих середовищах.

Semicorex забезпечує високу якістьплоска листова мембрана з карбіду кремніюs ітрубчасті мембрани. Якщо у вас є запитання або потрібна додаткова інформація, зв’яжіться з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com