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碳化硅陶瓷膜:一种有望取代种种无机膜的新型疏散膜?

栏目:行业资讯 宣布时间:2020-10-15
新质料在线10月9日讯:碳化硅陶瓷膜拥有化学稳定性高、抗热震性好、亲水性强、膜通量大、机械强度高、孔径漫衍集中、孔结构梯度较好等特点。

        新质料在线10月9日讯:碳化硅陶瓷膜拥有化学稳定性高、抗热震性好、亲水性强、膜通量大、机械强度高、孔径漫衍集中、孔结构梯度较好等特点。相较于古板膜质料 ,碳化硅陶瓷膜在水处理时可高效疏散水中悬浮颗粒及油滴而不受给水质量影响 ,也因为它稳定耐用的特性可以有效减少停工期以及装置本钱 ,被认为是一种有望取代种种无机膜的新型疏散膜。

 


        碳化硅陶瓷膜的应用优势

            随着各国政府对废水排放及原油采收率的要求日渐严格 ,碳化硅陶瓷膜在工业领域应用方面凸显出较大优势。在最近几年 ,以liqtech为代表的商用碳化硅陶瓷膜开始在高温气固疏散、工业废水处理等方面崭露头角。

            碳化硅具有优良的热传导性、化学惰性、断裂韧性以及耐酸碱性。其具有较大的膜通量 ,用于水处理效率很是高。同样 ,在高温情况、生物医药以及食品等领域都有很是广泛的应用。

            碳化硅陶瓷膜在油水疏散方面应用具有很是明显的优势 ,因为相关于高分子膜 ,虽然通过共混改性可以提高膜的亲水性和抗污染性 ,但膜的通量照旧比较低 ,且经过冲洗后通量会降低较多。碳化硅陶瓷膜具有膜通量大 ,可清洗性强 ,疏散效果佳和使用寿命长等优点。

            碳化硅陶瓷膜不但具有一般无机膜的耐高温高压、耐化学腐化、化学稳定性高等优点 ,并且机械强度高、抗热震性能强、孔隙率高、比外貌积大等特点 ,可以用于高温除尘等领域。

            碳化硅陶瓷膜的制备要领

            差别于生长较为成熟的氧化物陶瓷膜 ,碳化硅陶瓷膜由于其材质自己的特殊性 ,在膜制备方面略逊一筹 ,现有制备技术有颗粒聚集法、碳热还原法、聚合物裂解法及化学气相沉积法等。

        颗粒聚集法

            颗粒聚集法即固态粒子烧结法 ,这种要领脱胎于多孔陶瓷制备要领 ,是常见的陶瓷膜制备要领 ,在大颗粒中掺杂小颗粒 ,利用细小颗粒容易烧结的特点 ,升至一定温度使大颗粒间形成连接 ,其中理想情况为大颗粒间颈部粘接 ,留有大宗领悟孔道 ,同时保有较好的力学性能。



            在使用颗粒聚集法制作碳化硅膜时 ,常使用浸浆法利用毛细孔作用生成膜层 ,配制稳定悬浮浆料后将浆料与支撑体外貌接触 ,介质流入支撑体 ,疏散在介质中的原料则浓缩聚集在支撑体外貌形成粒子层 ,再经过干燥烧成形成制品。

            这种要领工序简便 ,设备需求低 ,适用于工业化大宗生产 ,力学性能良好 ,但孔隙率相对较低。由于其孔隙率与力学性能是反相关关系 ,可通过调理工艺参数在这两者间进行取舍。

        碳热还原反应烧结法

            碳热还原反应烧结主要使用适量的硅源和碳作为原料均匀混淆 ,均匀涂覆在支撑体上 ,再在氩气气氛或真空情况;は陆刑既然乖从 ,以二氧化硅作硅源为例 ,其中反应主要有:


 

            碳热还原反应烧结制备碳化硅陶瓷膜所用碳源硅源多为有机物 ,常需使用溶胶凝胶法成膜 ,而溶胶凝胶法制作碳化硅膜保存成膜条件较为苛刻、易爆发缺陷 ,制品率不高等难点 ,因此少有具体应用。

            碳热还原反应烧结原料多样 ,反应温度低 ,若能解决膜层成型阶段条件苛刻以及制品率低的问题就有潜力在碳化硅陶瓷膜的工业化生产领域与颗粒聚集法竞争。

        聚合物裂解法

            聚合物裂解法使用陶瓷先驱体将其溶解或熔融并涂覆于支撑体之上 ,再经过高温裂解形成无机陶瓷 ,在外洋是一种较为常见的非氧化物无机陶瓷的制备要领。

            以聚碳硅烷为例 ,在惰性气氛下加热到550℃~800℃时其分子结构中Si-H键与C-H键断开爆发大宗游离氢并生成氢气 ,关于含甲基的部分则接受游离氢甲基分界爆发CH4 ,800℃以上剩余氢原子继续转化为游离氢剖析 ,开始形成Si-C键 ,最终形成β-SiC。

            聚合物裂解法制备碳化硅膜具有膜层成型便当 ,厚度可控 ,工艺简单 ,相较于颗粒聚集法来讲加热温度较低(1000℃左右) ,但原料成内幕对来讲略为高昂。

            目前大规模生产过滤用碳化硅陶瓷膜多用颗粒聚集法和聚合物裂解法 ,颗粒聚集法生产出的制品多为微滤膜 ,应用规模有限 ,和其他材质膜质料相比没有决定性优势 ,另有待进一步生长。

            聚合物裂解规则相对较为成熟 ,厚度稳定却难控 ,孔径小成膜率好 ,还需继续革新。碳热还原法虽然成膜孔径小 ,但成膜率不高效果有待提高。

            除上述要领之外另有制得膜层可控性强、致密度高、孔径小的化学气相沉积法 ,但其本钱较高 ,工艺庞大 ,通量略显缺乏 ,且目前化学气相沉积法所制得碳化硅陶瓷膜多用于半导体行业和气相疏散 ,在其它偏向的应用另有待进一步开发。

 


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