Privind înapoi la dezvoltarea industriei în ultimul secol, evoluția materialelor cu membrane ceramice nu a fost niciodată un truc tehnologic, ci mai degrabă un rezultat inevitabil al progreselor succesive. Acest articol urmărește istoria completă a dezvoltării membranelor ceramice, disecând logica subiacentă din explorarea mai multor materiale, popularizarea aluminei, implementarea producției interne și iterația la carbură de siliciu, dobândind astfel o înțelegere a tendințelor majore din industria membranelor anorganice.
I. Originile din industria militară: prima explorare născută din „Separarea specială” (anii ’40)
Membrana ceramică nu a fost dezvoltată pentru tratarea apei, ci mai degrabă pentru a servi la separarea izotopilor în industria nucleară. La acea vreme, industria avea nevoie urgentă de un purtător care să fie stabil din punct de vedere fizic și chimic, să nu reacționeze cu mediul, să aibă pori extrem de mici, o structură stabilă și să poată funcționa mult timp în condiții dure. Membrana ceramică tocmai a îndeplinit această cerință.
Imagine: UF₆ (hexafluorura de uraniu)
Membranele ceramice dezvoltate în această etapă au fost doar materiale speciale utilizate în laboratoare. Controlul dimensiunii porilor lor a fost grosier, iar precizia separării lor a fost scăzută, făcându-i complet nepotriviți pentru tratarea apei lichide industriale. Cu toate acestea, au pus bazele caracteristicilor de bază ale „stabilitatii și rezistenței la coroziune” în tehnologiile ulterioare cu membrane ceramice.
II. Apariția membranelor ceramice de alumină: rezolvarea problemei „de la 0 la 1” în tratarea apei industriale (anii 1960-1990)
Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei globale, cererea pentru clarificarea lichidelor și separarea materialelor în industria alimentară și a băuturilor și în industria chimică de bază a explodat. Filtrarea tradițională cu plăci și cadru și hârtia de filtru nu sunt suficient de precise și sunt ușor contaminate. Industria are nevoie urgent de un material filtrant anorganic reutilizabil și lavabil, iar membranele ceramice de ultrafiltrare au apărut pentru a răspunde acestei nevoi.
După compararea cu diferite materiale anorganice, alumina a devenit alegerea optimă pentru aplicațiile industriale civile. Deși nu este materialul anorganic cu cele mai bune-performanțe, acesta are avantaje semnificative în producția de masă: rezerve abundente de bauxită, costuri scăzute ale materialelor, tehnologie matură de sinterizare la temperatură joasă-, grad ridicat de standardizare a produselor finite, proprietăți fizico-chimice echilibrate în condiții normale de funcționare și costuri de producție și întreținere controlabile pe tot parcursul ciclului de viață. Este un material membranar anorganic potrivit pentru implementarea la scară largă-la nivel global.
Membranele ceramice din alumină au abordat cu succes cerințele fundamentale de „stabilitate și reutilizare” în filtrarea industrială, devenind prima membrană ceramică care a realizat o adevărată aplicație industrială.
III. Localizare industrială: Membranele ceramice de alumină domestice realizează o producție de masă independentă (începutul secolului al XXI-lea)
La începutul secolului 21, cererea internă de filtrare industrială a crescut. Cu toate acestea, membranele ceramice din alumină au fost complet monopolizate de furnizorii de peste mări, ceea ce a dus la costuri ridicate și a întârziat serviciul post-vânzare. Prin urmare, înlocuirea internă a membranelor anorganice a devenit o necesitate pentru industrie. Instituțiile și întreprinderile interne de cercetare au colaborat pentru a realiza producția de masă independentă a membranelor ceramice de alumină fabricate pe plan intern. Producția internă a redus semnificativ costurile de aplicare și a umplut golurile din lanțul industrial local.
Semnificația membranei de alumină produsă intern:
l Acest lucru reduce semnificativ costul de aplicare al membranelor ceramice în scenariile convenționale de tratare a apei, făcând membranele anorganice mai accesibile pentru mai multe companii.
l Acest lucru a promovat maturitatea lanțului intern al industriei membranelor ceramice și a acumulat o bază tehnologică pentru cercetarea și dezvoltarea ulterioară a materialelor-de ultimă generație.
Imagine: Membrană ceramică de alumină
Cu toate acestea, deficiențele sale principale de performanță nu au fost depășite. Este încă dificil să funcționezi stabil pentru o lungă perioadă de timp în fața condițiilor de cuplare puternică de sare, temperatură ridicată și acid-bazic puternic în industrii precum energia nouă și industria chimică a lacurilor sărate. Piața de vârf-este încă ocupată de materiale speciale membrane de peste mări.
IV. Revoluție a membranelor ceramice cu carbură de siliciu: soluții adaptate pentru „condiții extreme de lucru” (în ultimul deceniu)
În ultimul deceniu, au apărut bateriile cu litiu, extracția litiului din lacurile sărate și industriile semiconductoarelor, creând ape uzate cu cinci condiții extreme cuplate: salinitate ridicată, temperatură ridicată, acid și alcali puternic, materie organică ridicată și particule solide ridicate. Alumina este stabilă în condiții normale de funcționare, dar fluxul său scade rapid în condiții extreme, ceea ce o face nepotrivită pentru nevoile continue de producție de-pause reduse ale întreprinderilor, evidențiind lipsa de membrane anorganice dedicate-de vârf.
Pe baza cerințelor stricte ale condițiilor de operare{0}}de înaltă calitate și prin descoperirile din industrie în tehnologia de sinterizare la temperatură înaltă-, au fost dezvoltate membrane ceramice cu carbură de siliciu. Ele moștenesc pe deplin avantajele de bază ale membranelor anorganice, cum ar fi durata de viață lungă, fiabilitatea ridicată, capacitatea de a reține materia organică în suspensie și capacitatea de curățare repetată. Cu o structură cristalină superioară a porilor, acestea sunt potrivite pentru diverse calități extreme și complexe ale apei, abordând deficiențele membranelor de alumină în condiții de funcționare.
V. Tendințe viitoare ale industriei: motivate atât de politică, cât și de conformitate, membranele ceramice anorganice sunt pe cale să devină tendința generală pe termen lung-.
Membranele de ultrafiltrare convenționale nu prezintă nicio diferență semnificativă în capacitatea lor de a reține poluanții, iar selecția se bazează în mare parte pe costuri și obiceiuri de întreținere; cu toate acestea, tendința-pe termen lung a industriei este determinată atât de politicile industriale naționale, cât și de conformitatea globală cu PFAS.
Politicile industriale naționale împuternicesc industria:membranele ceramice de înaltă{0}performanță sunt incluse în cataloagele naționale de materiale noi și de echipamente încurajate pentru protecția mediului. Două tipuri de membrane ceramice sunt incluse în lista de achiziții prioritare a noilor materiale cheie; proiectele de modernizare a tehnologiei cu membrane ceramice cu emisii zero-obțin subvenții de până la 30 de milioane de yuani per proiect; cel de-al 14-lea proiect special al Planului cinci-anual continuă să sprijine cercetarea și dezvoltarea materialelor cu membrane interne. Împreună cu dezvoltarea dublă-carbon, reutilizarea resurselor de apă și îmbunătățirea protecției mediului, criteriile de selecție ale industriei au trecut de la „utilizabil” la „durabil și cu întreținere redusă{-”, cu îndrumări naționale clare: membranele ceramice sunt preferate pentru tratarea complexă a apei și se promovează localizarea materialelor membranare de ultimă generație.
Conformitatea PFAS:Odată cu implementarea reglementărilor PFAS în Europa și Statele Unite, controalele interne sunt înăsprite treptat. Producția comercială de membrane organice implică adesea adăugarea de aditivi fluorurati, prezentând un risc de poluare cu PFAS pe parcursul întregului său ciclu de viață. Companiile de vârf au eliminat treptat materialele de filtrare organice fluorurate.
Membranele ceramice anorganice sunt produse fără fluor, sunt stabile în proprietăți, nu prezintă riscuri de conformitate cu PFAS, au o durată de viață de 3-5 ori mai mare decât a membranelor organice și generează mai puține deșeuri solide. Acestea îndeplinesc cerințele de producție ecologică și vor deveni alegerea principală pentru filtrarea de gamă medie-și-înaltă pe termen mediu și lung.
Introducere companiei - JMFILTEC se concentrează pe cercetarea și dezvoltarea membranelor ceramice cu carbură de siliciu
Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. se angajează să dezvolte cele mai robuste și durabile materiale cu carbură de siliciu. Echipa fondatoare a început lucrările de cercetare și dezvoltare aferente materialelor cu membrană din carbură de siliciu în 2011 și acum i s-au acordat 8 brevete de invenție, a solicitat aproape 50 de brevete de invenție și 6 brevete PCT.
Fiind o întreprindere națională de înaltă-tehnologie și o întreprindere „specializată, rafinată și inovatoare” din provincia Zhejiang, JMFILTEC a aderat întotdeauna la filozofia de dezvoltare „orientată pe client-și tehnologic-, străduindu-se să creeze produse cu membrane din carbură de siliciu-de clasă mondială. În prezent, produsele companiei acoperă membrane tubulare, membrane plate, membrane coloane și alte echipamente derivate, utilizate pe scară largă în purificarea apei potabile, tratarea apei regenerate, desalinizarea apei de mare, separarea proceselor chimice, producția chimică de sare și clor-alcali, tratarea apei de mină, microelectronica semiconductoare, extragerea impurităților din alimente și substanțe farmaceutice noi, extragerea de impurități din alimente și produse farmaceutice. producția de catozi și anozi de energie, reciclarea lichidelor deșeurilor fotovoltaice și extracția gazelor de șist petrolier, printre multe alte domenii. Cu avantajele sale de bază ale rezistenței puternice la coroziune, debitului mare, duratei de viață lungi și curățării ușoare, a câștigat recunoașterea clienților și a pieței, făcându-l extrem de competitiv pe piața internațională.
Ați întâlnit vreodată situații pe-site în care „membranele organice nu puteau rezista la sarcină și membranele de alumină nu erau suficient de stabile”? Ce alte întrebări mai aveți cu privire la aplicarea, întreținerea și compararea costurilor membranelor cu carbură de siliciu? Simțiți-vă liber să ne contactați.
Dacă această problemă primește un răspuns pozitiv, o vom folosi ca punct de plecare pentru a lansa coloana „Cunoașterea generală a materialelor membranare”, articolele ulterioare oferind explicații detaliate.