В настоящее время вопрос подготовки высокопроизводительных мембранных трубок из карбида кремния к процессу применения стал горячей темой исследований. Мембрана из карбида кремния, как правило, представляет собой асимметричную структуру, состоящую из опорного тела, переходного слоя и разделительного слоя. Процесс подготовки в основном включает формование заготовок (формование несущего тела, формование мембраны) и спекание, оба из которых оказывают большое влияние на производительность формования мембраны. Соответствующий процесс подготовки может улучшить целостность керамической мембраны и предотвратить появление трещин, больших отверстий и других дефектов. Существует четыре основных метода подготовки мембранного слоя:
Метод погружения
Метод погружения и вытягивания в основном включает в себя следующие процессы: во-первых, керамические частицы или предшественники полимеров диспергируются в воде или органическом растворителе с образованием гомогенного и стабильного раствора для изготовления мембраны, а после нанесения покрытия на поверхности формируется влажная мембрана. пористое опорное тело. Принцип формирования мембраны этого метода включает в себя «капиллярную фильтрацию» и «формирование мембраны». Капиллярная фильтрация происходит, когда сухая пористая подложка контактирует с раствором для изготовления мембраны. Под действием капиллярной силы дисперсионная среда поступает в тело носителя, а частицы раствора для изготовления мембраны остаются на поверхности тела носителя, образуя мембрану. Образование мембраны происходит во время разделения тела носителя и раствора для изготовления мембраны после контакта, и раствор для изготовления мембраны остается на поверхности тела носителя под действием вязкой силы, образуя мембрану. Керамическая мембранная трубка после подготовки и оптимизации имеет высокую повторяемость и показывает превосходный эффект при очистке сточных вод. Метод погружения и вытягивания является одним из наиболее широко используемых методов подготовки мембран из-за его простоты в эксплуатации и низкого энергопотребления.
Пошаговая диаграмма изготовления sic-мембраны методом погружения и вытягивания
Метод распыления
Spraying method is to use the spray gun to atomize the dispersed membrane making liquid into small droplets, and then deposit on the surface of the support body to form a membrane layer. The main operating parameters of the spraying method include the distance between the spray gun and the support body, the spraying pressure and the spraying time. Compared with dip and pull method, spraying method has the significant advantage of reducing the surface tension of the membrane making liquid through atomization, which is conducive to reducing the infiltration of the membrane layer into the support body pores, and thus reducing the interface resistance between the support body and the membrane layer. The spraying method has the advantages of easy large-scale production, simple operation, high slurry utilization efficiency and easy adjustment of membrane thickness. However, at present, this method is only used for the preparation of microfiltration membranes, and it does not meet the preparation requirements of small pore size membranes such as ultrafiltration and nanofiltration.
Spraying device diagram
Chemical Vapor Deposition Method
Chemical vapor deposition (CVD) is a method to prepare ceramic membrane by chemical reaction of one or several gaseous elements or compounds on the surface of porous support. The ceramic membrane prepared by this method has the characteristics of small membrane pore size and relatively low preparation temperature. However, CVD membrane has the disadvantages of harsh conditions, cumbersome process, high energy consumption and low membrane flux. At present, CVD membrane is mostly used in gas separation field, and its application in other fields needs to be further expanded. Chemical vapor deposition technology can only be used with chip ceramic membrane, and it is difficult to uniformly deposit in the preparation process of tubular or multi-channel ceramic membrane.
Schematic diagram of a CVD system for SiC membrane deposition
Phase Transformation Method
Фазовое преобразование означает, что керамическая паста, содержащая большое количество раствора полимера, может превращаться из жидкого в твердое состояние с помощью влажной или сухой индукции, влажная и сухая означает, что раствор полимера подвергается воздействию конденсационной ванны или атмосферы без растворителя. В процессе фазового превращения морфология полимера сохраняется в виде пор керамической мембраны, которые обычно делятся на пальчиковые и губчатые поры и имеют относительно низкий коэффициент пористости, что способствует изготовлению керамических мембран с более высоким потоком. Пористость традиционной керамической мембраны составляет от 25,95% до 47,64%, а пористость керамической мембраны, приготовленной методом фазового превращения, составляет более 70%. Однако плохая механическая стабильность и хрупкость образцов, полученных этим методом, ограничивают его применение в промышленности. Метод фазового превращения является эффективным способом получения керамической мембраны с иерархической пористой структурой за один этап, который имеет широкую перспективу применения для оптимизации структуры керамической мембраны и увеличения пористости и текучести керамической мембраны.
Распределение пор по размерам и СЭМ-изображение половолоконной мембраны SIC до и после модификации поверхности
