2021-09-27
 
SiC 陶瓷膜——膜分离技术潜力新星
2021年09月27日   阅读量:19919

SiC 陶瓷膜是近年来发展迅速的一种无机膜材料,具有孔隙率高、通量大、耐高温、化学稳定性高、亲水疏油、机械强度高、耐磨性好等诸多优点,在油水分离、水质净化、气体除尘净化等方面具有非常广阔的发展前景。


01 SiC 陶瓷膜概况

SiC 陶瓷膜按膜结构不同可分为管式膜和平板膜,其中管式膜由分离层、过渡层和支撑层组成;平板膜由分离层和支撑层组成。SiC 陶瓷膜的分离层、过渡层和支撑层都采用 SiC 材料,其中:


分离层在过滤中起主要作用,厚度一般为 15 μm,膜层越薄,过滤效率越高,能耗越小;


过渡层覆盖在支撑体上,颗粒与颗粒间层层堆积或进入支撑体膜孔,可有效减小孔径,提高过滤效率,厚度约 35~45 μm;


支撑体由粒径较大的原料层层堆积烧制而成,孔径较大、通量大、机械强度高中国建材网cnprofit.com


SiC 平板膜(左)与管式膜(右)

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来源:四海科技

02 SiC 陶瓷膜过滤形式

SiC 陶瓷膜过滤精度一般为微滤和超滤,其分离系统多采用“错流过滤”形式进行流体分离过程,原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子成分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜致密层,含大分子成分的浑浊浓缩液被截留,从而实现流体的澄清、分离、浓缩、提纯的目的。


SiC 陶瓷膜“错流过滤”示意图

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来源:迪洁膜

03 SiC 陶瓷膜综合性能突出,是目前最高端的陶瓷膜

SiC 陶瓷膜相较传统有机膜在强度、化学稳定性、耐高温、耐腐蚀、抗污染、高通量、可循环使用等方面占据独特的优势,还具有可高压反冲洗、更窄的孔径分布等优点;

 

与其他无机膜(如:氧化铝、氧化锆陶瓷膜)相比,SiC 陶瓷膜具有优良的抗氧化性、耐磨损性、耐高温高压、耐酸碱腐蚀和抗热震性能,且热膨胀系数低、热导率高,是目前最高端的陶瓷膜。

 

SiC陶瓷膜与其他膜性能对比

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来源:和兴科技

 04 SiC 陶瓷膜应用优势

(1)油水分离


SiC 陶瓷膜在油水分离中的应用最为广泛,涉及的含油水种类包括工业加工清洗油污水、船舶舱底油污水、石油工业及固体燃料热加工工业的含油污水等。

 

SiC 陶瓷膜-油水分离特种膜

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来源:迪洁膜


工业上分离油水的方法主要有溶气浮选、重力分离、吸附分离和化学絮凝等方法,但以上方法无法有效分离乳化油水混合液。而根据 SiC 陶瓷膜孔径的不同(一般为 0.01~10 μm),其处理的油污种类可包括浮油、乳化油乃至溶解油,而决定膜处理效果优劣的关键则在于选择合适的膜孔径以及过滤分离条件(如压力、浓度、温度、pH 等)。


(2)水质净化

SiC 陶瓷膜被公认为目前全世界高端膜分离技术的代表,在解决饮用水安全、高难工业废水、城市黑臭水体等重大水环境安全问题上有巨大的优势和应用前景。基于 SiC 材料生产的水处理膜具有耐高温、耐腐蚀、高通量的特点,其通量可达传统有机膜材料的5倍以上,可以用来替代砂过滤器、筒式过滤器和传统的有机聚合物滤膜,有效分离污水中的悬浮物、 微小固体颗粒、细菌等,并大大减少了运营成本和难度。

 

(3)气体处理

SiC 陶瓷膜在水处理领域大展身手的同时,也有人将目光投向了气体处理领域,主要是利用 SiC 陶瓷膜高效的阻隔作用、优秀的抗热震性能以及良好的高温机械强度,在这个领域 SiC 陶瓷膜具有分离效率佳、操作简便、处理效果稳定、脉冲气流反吹后通量恢复较好的优点。


 05 SiC 陶瓷膜发展现状

丹麦Liqtech 作为全球 SiC 陶瓷膜龙头企业,自2000年以来围绕 SiC 陶瓷膜开展了大量研究工作并率先实现了产业化;2014年以来,Liqtech 已将 SiC 陶瓷膜应用于众多场景,如采矿、石油&天然气、泳池、饮用水、发电厂、船舶洗涤器等。


Liqtech 发展历程

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来源:Liqtech

 

国内相关科研单位及企业通过自主研发,打破了国外对 SiC 陶瓷膜的技术垄断并在产业化方面取得了重要突破。2019年,武汉工程大学徐慢教授团队与湖北迪洁膜科技有限责任公司合作建设了国内首条拥有完全自主知识产权的年产各型陶瓷膜产品2万平方米的产线,实现了 SiC 陶瓷膜的产业化。


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