Mirant enrere al desenvolupament de la indústria durant el segle passat, l'evolució dels materials de membrana ceràmica mai ha estat un truc tecnològic, sinó un resultat inevitable dels successius avenços. Aquest article fa un seguiment de la història completa del desenvolupament de les membranes ceràmiques, disseccionant la lògica subjacent de l'exploració de múltiples materials, la popularització de l'alúmina, la implementació de la producció nacional i la iteració al carbur de silici, aconseguint així una comprensió de les principals tendències de la indústria de la membrana inorgànica.
I. Orígens de la indústria militar: la primera exploració nascuda de la "Separació especial" (dècada de 1940)
La membrana ceràmica no es va desenvolupar per al tractament d'aigua, sinó per a la separació d'isòtops a la indústria nuclear. En aquell moment, la indústria necessitava amb urgència un transportista que fos física i químicament estable, no reaccionés amb el medi, tingués una mida de porus extremadament petita, una estructura estable i pogués funcionar durant molt de temps en condicions dures. La membrana ceràmica acaba de complir aquest requisit.
Imatge: UF₆ (hexafluorur d'urani)
Les membranes ceràmiques desenvolupades en aquesta etapa eren només materials especials utilitzats als laboratoris. El seu control de la mida dels porus era gros i la seva precisió de separació era baixa, fet que els feia totalment inadequats per al tractament d'aigua líquida industrial. No obstant això, van establir les bases de les característiques bàsiques de "estabilitat i resistència a la corrosió" en tecnologies de membranes ceràmiques posteriors.
II. L'aparició de les membranes ceràmiques d'alúmina: resoldre el problema "de 0 a 1" en el tractament d'aigües industrials (década de 1960-1990)
Amb el ràpid desenvolupament de la indústria global, la demanda de clarificació de líquids i separació de materials a les indústries d'aliments i begudes i química bàsica ha esclatat. La filtració tradicional de plaques i marcs i el paper de filtre no són prou precisos i es contaminen fàcilment. La indústria necessita amb urgència un material de filtre inorgànic reutilitzable i rentable, i han sorgit membranes d'ultrafiltració ceràmiques per satisfer aquesta necessitat.
Després de comparar-se amb diversos materials inorgànics, l'alúmina s'ha convertit en l'opció òptima per a aplicacions industrials civils. Tot i que no és el material inorgànic de més rendiment-, té avantatges significatius en la producció en massa: abundants reserves de bauxita, baix cost del material, tecnologia de sinterització madura a baixa-temperatura, alt grau d'estandardització dels productes acabats, propietats fisicoquímiques equilibrades en condicions normals de funcionament i costos de producció i manteniment controlables durant tot el cicle de vida. És un material de membrana inorgànic adequat per al desplegament global-a gran escala.
Les membranes ceràmiques d'alúmina han abordat amb èxit els requisits fonamentals d'"estabilitat i reutilització" en la filtració industrial, convertint-se en la primera membrana ceràmica que aconsegueix una veritable aplicació industrial.
III. Localització industrial: les membranes ceràmiques d'alúmina domèstiques aconsegueixen una producció en massa independent (inicis del segle XXI)
A principis del segle XXI, la demanda interna de filtració industrial va augmentar. No obstant això, les membranes ceràmiques d'alúmina estaven completament monopolitzades pels proveïdors estrangers, cosa que va provocar costos elevats i un servei postvenda retardat-. Per tant, la substitució domèstica de membranes inorgàniques es va convertir en una necessitat per a la indústria. Les institucions i empreses de recerca nacionals van col·laborar per aconseguir una producció en massa independent de membranes ceràmiques d'alúmina fetes a nivell nacional. La producció nacional va reduir significativament els costos d'aplicació i va omplir els buits de la cadena industrial local.
La importància de la membrana d'alúmina de producció nacional:
l Això redueix significativament el cost d'aplicació de les membranes ceràmiques en escenaris de tractament d'aigua convencionals, fent que les membranes inorgàniques siguin més assequibles per a més empreses.
l Això ha promogut la maduresa de la cadena domèstica de la indústria de la membrana ceràmica i ha acumulat una base tecnològica per a la investigació i desenvolupament posteriors de materials-de gamma alta.
Imatge: Membrana ceràmica d'alúmina
No obstant això, les seves deficiències bàsiques de rendiment no s'han superat. Encara és difícil funcionar de manera estable durant molt de temps davant les condicions d'acoblament d'alta sal, alta temperatura i àcid-base fort en indústries com ara la indústria química de les noves energies i els llacs salats. El mercat-de gamma alta encara està ocupat per materials de membranes especials a l'estranger.
IV. Avenç de les membranes ceràmiques de carbur de silici: solucions adaptades per a "condicions de treball extremes" (durant l'última dècada)
En l'última dècada aproximadament, han sorgit la bateria de liti, l'extracció de liti dels llacs salats i les indústries de semiconductors, creant aigües residuals amb cinc condicions extremes acoblades: alta salinitat, alta temperatura, àcids i àlcalis forts, alta matèria orgànica i altes partícules sòlides. L'alúmina és estable en condicions de funcionament normals, però el seu flux decau ràpidament en condicions extremes, la qual cosa la fa inadequada per a les necessitats de producció contínua de baix-temps d'inactivitat de les empreses, posant de manifest l'escassetat de membranes inorgàniques dedicades-de gamma alta.
S'han desenvolupat membranes ceràmiques de carbur de silici basant-se en els estrictes requisits de les condicions d'operació{0}}de gamma alta i gràcies als avenços del sector en la tecnologia de sinterització d'alta-temperatura. Hereten completament els avantatges bàsics de les membranes inorgàniques, com ara una llarga vida útil, una alta fiabilitat, la capacitat de retenir la matèria orgànica en suspensió i la capacitat de neteja repetida. Amb una estructura de porus cristal·lí superior, són adequats per a diverses qualitats d'aigua extremes i complexes, abordant les deficiències de les membranes d'alúmina en condicions de funcionament.
V. Tendències futures de la indústria: impulsades tant per la política com pel compliment, les membranes ceràmiques inorgàniques estan a punt per convertir-se en la tendència general-a llarg termini.
Les membranes d'ultrafiltració convencionals no mostren cap diferència significativa en la seva capacitat de retenir els contaminants, i la selecció es basa en gran mesura en els hàbits de costos i manteniment; tanmateix, la tendència a-a llarg termini del sector està determinada tant per les polítiques industrials nacionals com pel compliment global de PFAS.
Les polítiques industrials nacionals estan potenciant la indústria:Les membranes ceràmiques d'alt rendiment-s'inclouen als catàlegs nacionals de nous materials i d'equips de protecció del medi ambient clau. Dos tipus de membranes ceràmiques s'inclouen a la llista de contractació prioritària de nous materials clau; els projectes de millora de la tecnologia de membrana ceràmica d'emissions zero-reben subvencions de fins a 30 milions de iuans per projecte; el projecte especial del 14è-Pla quinquennal continua donant suport a la investigació i el desenvolupament de materials de membrana domèstics. Junt amb el desenvolupament de carboni dual-, la reutilització dels recursos hídrics i les millores de protecció del medi ambient, els criteris de selecció de la indústria han passat de "utilitzables" a "duradors i de baix-manteniment", amb una directriu nacional clara: les membranes ceràmiques són preferides per al tractament d'aigua complexa i s'està promou la localització de materials de membrana-de gamma alta.
Compliment PFAS:Amb les regulacions PFAS implementades a Europa i als Estats Units, els controls nacionals s'estan endurint gradualment. La producció comercial de membranes orgàniques sovint implica l'addició d'additius fluorats, que suposa un risc de contaminació amb PFAS durant tot el seu cicle de vida. Les empreses líders han eliminat gradualment els materials de filtre orgànic fluorat.
Les membranes ceràmiques inorgàniques es produeixen sense fluor, són estables en propietats, no tenen riscos de compliment de PFAS, tenen una vida útil 3-5 vegades la de les membranes orgàniques i generen menys residus sòlids. Compleixen els requisits de producció ecològica i es convertiran en l'opció principal per a la filtració de gamma mitjana-{-alta a mitjà i llarg termini.
Presentació de l'empresa - JMFILTEC se centra en la investigació i el desenvolupament de membranes ceràmiques de carbur de silici
Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. es compromet a desenvolupar els materials de carbur de silici més robusts i duradors. L'equip fundador va començar el treball d'R+D relacionat amb materials de membrana de carbur de silici l'any 2011 i ara s'han concedit 8 patents d'invenció, s'han sol·licitat prop de 50 patents d'invenció i 6 patents PCT.
Com a empresa nacional d'alta-tecnologia i empresa "especialitzada, refinada i innovadora" a la província de Zhejiang, JMFILTEC sempre s'ha adherit a la filosofia de desenvolupament de "cèntric-client i de tecnologia-" esforçant-se per crear productes de membrana de carbur de silici-de classe mundial. Actualment, els productes de l'empresa cobreixen membranes tubulars, membranes de full-planes, membranes de columna i altres equips derivats, àmpliament utilitzats en la purificació d'aigua potable, tractament d'aigua recuperada, dessalinització d'aigua de mar, separació de processos químics, producció química de sal i clor-àlcali, tractament d'aigües de mines, microelectrònica de semiconductors, extracció de sal farmacèutica i impureses, extracció farmacèutica d'aliments i impureses. producció de càtodes i ànodes d'energia, reciclatge de líquids de residus fotovoltaics i extracció de gas de pissarra bituminosa, entre molts altres camps. Amb els seus avantatges bàsics de forta resistència a la corrosió, alt rendiment, llarga vida útil i fàcil neteja, ha guanyat el reconeixement dels clients i del mercat, cosa que el fa altament competitiu al mercat internacional.
Heu trobat mai situacions al-lloc en què "les membranes orgàniques no podien suportar la càrrega i les membranes d'alúmina no fossin prou estables"? Quines altres preguntes tens sobre l'aplicació, el manteniment i la comparació de costos de les membranes de carbur de silici? No dubteu a contactar amb nosaltres.
Si aquest problema rep una resposta positiva, l'utilitzarem com a punt de partida per llançar la columna "General Knowledge of Membrane Materials", amb els articles posteriors amb explicacions detallades.