2022第九届济南国际生物发酵产品与技术装备展览会
2022年3月30-4月1日 山东国际会展中心

带你了解陶瓷膜常见的种类以及新型碳化硅膜材料

陶瓷膜又称无机陶瓷膜,是一种以无机陶瓷为材料,再经过特殊工艺制备而成的非对称膜。对于陶瓷膜的研究始于20世纪40年代,通过不断的发展与完善,如今陶瓷膜的发展应用领域拓展至高温、高压和耐腐蚀环境。目前我国对于提高陶瓷膜材料的分离精度及其分离稳定性有着一定追求,今天我们就来盘点一下,我们所熟知的陶瓷膜种类以及陶瓷膜材料。

1、常见的陶瓷膜种类

无机陶瓷膜的种类较多,通常可按膜孔径、膜材质以及膜构型进行分类:

按照无机陶瓷膜的孔径分类

无机陶瓷膜的孔径一般在微米级及以下,依据过滤孔径的不同(或截留分子量的大小),可将无机陶瓷膜分为微滤膜、超滤膜和纳滤膜。目前,已形成产业化规模应用的无机陶瓷膜主要为陶瓷微滤膜和陶瓷超滤膜,过滤孔径范围更小、分离精度更高的陶瓷纳滤膜在我国尚处于规模化制备技术研究阶段。

按照无机陶瓷膜的材质分类

无机陶瓷膜的材质决定了膜的物理和化学性能,进而决定了陶瓷膜的亲水性、抗污染性、耐高温性、耐酸碱性、热稳定性等主要性能指标。根据制备无机陶瓷膜的材料不同,主要可分为氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)及氧化硅(SiO2)等陶瓷膜。

按照无机陶瓷膜的构型分类

无机陶瓷膜的构型与其制作工艺有关,通常分为片式膜、板式膜以及管式膜。其中,多通道管式膜因其单位体积内的膜层面积更大、管体机械强度高以及安装简便等优点,适合于工业大规模的应用,成为企业市场的主要品种。单支(根)膜管称为膜元件,商品化的无机陶瓷膜元件根据其管长、通道数、以及管径的直径等参数的不同,还可以进一步区分为各种构型。

 

2、常见的陶瓷膜材料

陶瓷膜主流材料有哪些?

  在陶瓷膜的大家族中,主要以不同规格的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机陶瓷材料作为支撑体,经表面涂膜、高温烧制而成。具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂,机械强度大,可反向冲洗,抗微生物能力强,耐高温,孔径分布窄,分离效率高等特点。在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用。氧化物陶瓷膜目前仍然是主流陶瓷膜产品。

应用较多的陶瓷膜新材料—碳化硅

在陶瓷膜的大家族中,主要以不同规格的氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机陶瓷材料作为支撑体,经表面涂膜、高温烧制而成。碳化硅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、水质净化等方面具有非常广阔的发展前景。

用碳化硅材料制备的碳化硅陶瓷膜具有强度高、热震稳定性好、通量大、运行成本低、使用寿命长等综合优势,是面向未来的新一代陶瓷膜材料。但碳化硅陶瓷膜的制备工艺复杂、技术难度大。碳化硅陶瓷膜由于其材质优势,是当前“明星”陶瓷膜品种。

我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要明确提出,要加快推进碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。浙江省“十四五”规划和2035年远景目标就将第三代半导体列入超前布局发展的7大类未来产业之一。同时,浙江省新材料产业发展“十四五”规划明确将大尺寸碳化硅等第三代半导体材料列入重点发展的新材料之一。浙大科创中心入选省“尖兵”计划的项目正是面向碳化硅半导体材料的。

关于碳化硅的研发,武汉工程大学碳化硅膜研发团队现拥有一个省级科研平台——湖北省环境材料与膜技术工程技术研究中心,团队研究方向稳定,团队近年来一直聚焦在高通量碳化硅陶瓷膜研发及应用领域。拟继续围绕碳化硅膜新产品开发深入开展后续研究工作及生产工艺优化工作,围绕核心技术已有多项发明,力争将国产碳化硅膜系列产品技术水平提高到更高水平。

 

随着我国国产膜材料技术水平的提升,膜及膜组件的制造技术呈现多元化趋势,陶瓷膜的种类也在不断的发展变化,这样也就推动了陶瓷膜产业的发展。通过不断创新,我国陶瓷膜技术应用层次将逐步提高,应用领域将逐步扩大。

生物发酵产业是山东重点发展的战略性新兴产业之一,为了更好地迎合行业发展,助力生物发酵相关企业把握市场机遇与挑战,2022330-41日“济南生物发酵展”将于山东国际会展中心为生物发酵供应商提供线上线下国际性贸易洽谈空间,展示自身品牌的实力及经济效益,为生物技术产业创新发展助力,迎接生物产业蓝海。

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文章来源:德兰梅尔中国、膜分离工艺公众号

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