Озираючись на розвиток галузі за останнє століття, еволюція керамічних мембранних матеріалів ніколи не була технологічним трюком, а радше неминучим результатом послідовних досягнень. Ця стаття простежує повну історію розвитку керамічних мембран, розбираючи основну логіку від дослідження багатьох матеріалів, популяризації глинозему, впровадження внутрішнього виробництва та ітерації до карбіду кремнію, таким чином отримавши розуміння основних тенденцій у промисловості неорганічних мембран.
I. Походження з військової промисловості: перше дослідження, яке народилося на основі «спеціального відділення» (1940-ті роки)
Керамічна мембрана була розроблена не для очищення води, а скоріше для поділу ізотопів у ядерній промисловості. У той час промисловості був гостро потрібний носій, який був би фізично та хімічно стабільним, не реагував із середовищем, мав надзвичайно малий розмір пор, стабільну структуру та міг працювати тривалий час у жорстких умовах. Керамічна мембрана якраз відповідала цій вимозі.
Зображення: UF₆ (гексафторид урану)
Керамічні мембрани, розроблені на цьому етапі, були лише спеціальними матеріалами, які використовувалися в лабораторіях. Розмір пор у них був грубим, а точність поділу була низькою, що робило їх абсолютно непридатними для промислової обробки рідкої води. Однак вони заклали основу для основних характеристик «стабільності та стійкості до корозії» в наступних технологіях керамічних мембран.
II. Поява глиноземних керамічних мембран: вирішення проблеми «від 0 до 1» у промисловій водопідготовці (1960-1990-ті роки)
Зі швидким розвитком світової промисловості різко зріс попит на очищення рідин і розділення матеріалів у харчовій промисловості, виробництві напоїв і базовій хімічній промисловості. Традиційна пластинчаста та рамкова фільтрація та фільтрувальний папір недостатньо точні та легко забруднюються. Промисловості терміново потрібен неорганічний фільтруючий матеріал багаторазового використання, який можна мити, і для задоволення цієї потреби з’явилися керамічні ультрафільтраційні мембрани.
Після порівняльного аналізу з різними неорганічними матеріалами оксид алюмінію став оптимальним вибором для цивільного промислового застосування. Хоча це не найефективніший-неорганічний матеріал, він має значні переваги в масовому виробництві: значні запаси бокситів, низькі витрати на матеріали, сучасну технологію низькотемпературного-спікання, високий ступінь стандартизації готової продукції, збалансовані фізико-хімічні властивості за нормальних умов експлуатації та контрольовані витрати на виробництво та обслуговування протягом усього життєвого циклу. Це неорганічний мембранний матеріал, придатний для-великомасштабного глобального розгортання.
Керамічні мембрани з оксиду алюмінію успішно задовольнили фундаментальні вимоги «стабільності та багаторазового використання» в промисловій фільтрації, ставши першою керамічною мембраною, яка отримала справжнє промислове застосування.
III. Промислова локалізація: вітчизняні глиноземні керамічні мембрани досягають самостійного масового виробництва (початок 21 століття)
На початку 21 століття внутрішній попит на промислову фільтрацію різко зріс. Однак керамічні мембрани з оксиду алюмінію були повністю монополізовані закордонними постачальниками, що призвело до високих витрат і затримок після-продажного обслуговування. Тому вітчизняна заміна неорганічних мембран стала необхідністю промисловості. Вітчизняні науково-дослідні установи та підприємства співпрацювали для досягнення самостійного масового виробництва керамічних мембран із глинозему вітчизняного виробництва. Вітчизняне виробництво значно знизило витрати на застосування та заповнило прогалини в місцевому промисловому ланцюжку.
Значення глиноземної мембрани вітчизняного виробництва:
l Це значно знижує вартість застосування керамічних мембран у звичайних сценаріях очищення води, роблячи неорганічні мембрани більш доступними для більшої кількості компаній.
l Це сприяло зрілості внутрішнього ланцюга промисловості керамічних мембран і накопичило технологічну основу для наступних досліджень і розробки високо-матеріалів.
Зображення: керамічна мембрана з оксиду алюмінію
Однак його основні недоліки продуктивності не були подолані. У таких галузях, як нова енергетика та хімічна промисловість соленого озера, все ще важко стабільно працювати протягом тривалого часу в умовах високої солі, високої температури та сильної кислотно-{1}}основної взаємодії. Ринок високого -класу все ще зайнятий іноземними спеціальними мембранними матеріалами.
IV. Прорив у керамічних мембранах з карбіду кремнію: рішення, розроблені для «екстремальних умов роботи» (за останнє десятиліття)
Приблизно в останнє десятиліття з’явилися літієві батареї, видобуток літію з солоних озер і напівпровідникова промисловість, створюючи стічні води з п’ятьма екстремальними умовами: висока солоність, висока температура, сильна кислота та луг, високий вміст органічних речовин і твердих частинок. Оксид алюмінію стабільний за нормальних робочих умов, але його потік швидко слабшає за екстремальних умов, що робить його непридатним для безперервних потреб підприємств із низьким-простоїм виробництва, підкреслюючи дефіцит-висококласних спеціальних неорганічних мембран.
Керамічні мембрани з карбіду кремнію були розроблені на основі суворих вимог до-експлуатаційних умов високого класу та завдяки промисловим проривам у технології високо-температурного спікання. Вони повністю успадковують основні переваги неорганічних мембран, такі як тривалий термін служби, висока надійність, здатність утримувати зважені органічні речовини та можливість багаторазового очищення. Завдяки чудовій кристалічній пористій структурі вони підходять для різних екстремальних і складних якостей води, усуваючи недоліки глиноземних мембран в умовах експлуатації.
V. Майбутні галузеві тенденції: керуючись як політикою, так і відповідністю, неорганічні керамічні мембрани готові стати довгостроковою-основною тенденцією.
Звичайні ультрафільтраційні мембрани не виявляють суттєвої різниці у своїй здатності утримувати забруднюючі речовини, і вибір значною мірою базується на вартості та звичках обслуговування; однак довгострокова-тенденція галузі визначається як національною промисловою політикою, так і глобальною відповідністю PFAS.
Національна промислова політика розширює можливості галузі:високо{0}}ефективні керамічні мембрани включено до ключових національних каталогів нових матеріалів і обладнання, що заохочується до захисту навколишнього середовища. До списку пріоритетних закупівель ключових нових матеріалів включено два види керамічних мембран; проекти модернізації технології керамічної мембрани з нульовим{2}}викидом отримують субсидії до 30 мільйонів юанів на проект; спеціальний проект 14-го п’ятирічного -плану продовжує підтримувати дослідження та розробку вітчизняних мембранних матеріалів. У поєднанні з подвійним-виробленням вуглецю, повторним використанням водних ресурсів і модернізацією захисту навколишнього середовища критерії відбору в галузі змінилися з «придатних до використання» до «довговічних і низьких-обслуговування», з чіткими національними вказівками: керамічні мембрани є кращими для складної обробки води, а також просувається локалізація високоякісних-мембранних матеріалів.
Відповідність PFAS:Оскільки в Європі та Сполучених Штатах запроваджено правила PFAS, внутрішній контроль поступово посилюється. Комерційне виробництво органічних мембран часто передбачає додавання фторованих добавок, що створює ризик забруднення PFAS протягом усього життєвого циклу. Провідні компанії поступово вивели з виробництва фторовані органічні фільтрувальні матеріали.
Неорганічні керамічні мембрани виготовляються без вмісту фтору, мають стабільні властивості, не мають ризиків відповідності PFAS, мають термін служби в 3-5 разів більший, ніж органічні мембрани, і утворюють менше твердих відходів. Вони відповідають вимогам екологічного виробництва та стануть основним вибором для фільтрації середнього--високого класу в середньо- та довгостроковій перспективі.
Представлення компанії - JMFILTEC зосереджується на дослідженні та розробці керамічних мембран із карбіду кремнію
Компанія Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. прагне розробляти найнадійніші та довговічні карбідемембранні матеріали кремнію. Команда засновників розпочала пов’язану науково-дослідну роботу з карбідемембранними матеріалами кремнію в 2011 році, і наразі вона отримала 8 патентів на винахід, подала заявку на майже 50 патентів на винахід і 6 патентів PCT.
Як національне високо-технологічне підприємство та «спеціалізоване, вдосконалене та інноваційне» підприємство в провінції Чжецзян, JMFILTEC завжди дотримувався філософії розвитку «орієнтованості-на клієнта та-технології», прагнучи створювати мембранні продукти-світового класу з карбіду кремнію. Наразі продукція компанії охоплює трубчасті мембрани, плоскі-листові мембрани, колонні мембрани та інше похідне обладнання, яке широко використовується в очищенні питної води, обробці відновленої води, опрісненні морської води, хімічному розділенні процесів, хімічному виробництві солі та хлор-лугу, обробці шахтної води, напівпровідниковій мікроелектроніці, видаленні харчових і фармацевтичних домішок, видобутку літію від солоних озер, виробництва нових енергетичних катодів і анодів, переробки рідких фотоелектричних відходів і видобутку сланцевого газу, серед багатьох інших галузей. Завдяки таким основним перевагам, як висока стійкість до корозії, висока продуктивність, тривалий термін служби та легке очищення, він отримав визнання клієнтів і ринку, що робить його висококонкурентоспроможним на міжнародному ринку.
Ви коли-небудь стикалися на -майданчику з ситуаціями, коли «органічні мембрани не витримували навантаження, а мембрани з оксиду алюмінію були недостатньо стабільними»? Які ще у вас є запитання щодо застосування, обслуговування та порівняння вартості мембран із карбіду кремнію? Не соромтеся звертатися до нас.
Якщо це питання отримає позитивну відповідь, ми використаємо його як відправну точку для запуску колонки «Загальні знання про мембранні матеріали» з подальшими статтями, які нададуть детальні пояснення.
