با نگاهی به پیشرفت صنعت در قرن گذشته، تکامل مواد غشایی سرامیکی هرگز یک ترفند تکنولوژیکی نبوده است، بلکه نتیجه اجتناب ناپذیر پیشرفت های پی در پی بوده است. این مقاله تاریخچه توسعه کامل غشاهای سرامیکی را ردیابی میکند، منطق زیربنایی را از اکتشاف مواد متعدد، رایج شدن آلومینا، اجرای تولید داخلی، و تکرار به کاربید سیلیکون تشریح میکند، بنابراین درکی از روندهای اصلی در صنعت غشاء معدنی به دست میآورد.
I. ریشه ها از صنعت نظامی: اولین اکتشاف متولد شده از "جدایی ویژه" (دهه 1940)
غشای سرامیکی برای تصفیه آب ساخته نشده است، بلکه برای خدمت به جداسازی ایزوتوپ ها در صنعت هسته ای است. در آن زمان، صنعت به فوریت به حاملی نیاز داشت که از نظر فیزیکی و شیمیایی پایدار باشد، با محیط واکنش نشان ندهد، اندازه منافذ بسیار کوچک، ساختار پایدار داشته باشد و بتواند برای مدت طولانی تحت شرایط سخت کار کند. غشای سرامیکی فقط این نیاز را برآورده کرد.
تصویر:UF6 (هگزا فلوراید اورانیوم)
غشاهای سرامیکی توسعه یافته در این مرحله صرفاً مواد خاصی بودند که در آزمایشگاه ها استفاده می شدند. کنترل اندازه منافذ آنها درشت و دقت جداسازی آنها کم بود، که آنها را برای تصفیه آب مایع صنعتی کاملاً نامناسب می کرد. با این حال، آنها پایه و اساس ویژگی های اصلی "پایداری و مقاومت در برابر خوردگی" را در فناوری های بعدی غشای سرامیکی گذاشتند.
II. ظهور غشاهای سرامیکی آلومینا: حل مشکل "از 0 تا 1" در تصفیه آب صنعتی (دهه 1960-1990)
با توسعه سریع صنعت جهانی، تقاضا برای زلال سازی مایع و جداسازی مواد در صنایع غذایی و آشامیدنی و صنایع شیمیایی اساسی افزایش یافته است. فیلتراسیون سنتی صفحه و قاب و کاغذ صافی دقیق نیستند و به راحتی آلوده می شوند. صنعت نیاز فوری به مواد فیلتر معدنی قابل استفاده مجدد و قابل شستشو دارد و غشاهای اولترافیلتراسیون سرامیکی برای رفع این نیاز پدید آمده اند.
آلومینا پس از محک زدن در برابر مواد معدنی مختلف، به انتخاب بهینه برای کاربردهای صنعتی غیرنظامی تبدیل شده است. در حالی که بالاترین-مواد معدنی را ندارد، اما دارای مزایای قابل توجهی در تولید انبوه است: ذخایر بوکسیت فراوان، هزینه مواد کم، فن آوری پخت{2}در دمای پایین، درجه استاندارد بالای محصولات نهایی، خواص فیزیکوشیمیایی متعادل در شرایط عملیاتی معمولی، و هزینه های تولید و نگهداری قابل کنترل در کل چرخه عمر. این یک ماده غشایی غیر آلی است که برای استقرار جهانی-در مقیاس بزرگ مناسب است.
غشاهای سرامیکی آلومینا با موفقیت به الزامات اساسی "پایداری و قابلیت استفاده مجدد" در فیلتراسیون صنعتی پرداخته اند و به اولین غشای سرامیکی تبدیل شده اند که به کاربرد صنعتی واقعی دست یافته است.
III. محلی سازی صنعتی: غشاهای سرامیکی آلومینا داخلی به تولید انبوه مستقل دست می یابند (اوایل قرن بیست و یکم)
در اوایل قرن بیست و یکم، تقاضای داخلی برای فیلتراسیون صنعتی افزایش یافت. با این حال، غشاهای سرامیکی آلومینا به طور کامل در انحصار تامین کنندگان خارج از کشور بود که منجر به هزینه های بالا و تاخیر در خدمات پس از فروش شد. بنابراین، جایگزینی داخلی غشاهای معدنی به یک ضرورت برای صنعت تبدیل شد. موسسات تحقیقاتی و شرکت های داخلی برای دستیابی به تولید انبوه مستقل غشاهای سرامیکی آلومینا ساخت داخل همکاری کردند. تولید داخلی به طور قابل توجهی هزینه های برنامه را کاهش داد و شکاف ها را در زنجیره صنعتی محلی پر کرد.
اهمیت غشای آلومینا تولید داخل:
l این به طور قابل توجهی هزینه استفاده از غشاهای سرامیکی را در سناریوهای تصفیه آب معمولی کاهش می دهد و غشاهای معدنی را برای شرکت های بیشتری مقرون به صرفه تر می کند.
l این امر بلوغ زنجیره صنعت غشای سرامیکی داخلی را ارتقاء داده است و پایهای فنآوری را برای تحقیق و توسعه بعدی مواد-بالا جمعآوری کرده است.
تصویر: غشای سرامیکی آلومینا
با این حال، کاستی های اصلی عملکرد آن برطرف نشده است. در صنایعی مانند انرژی های نو و صنایع شیمیایی دریاچه نمک، در مواجهه با نمک بالا، دمای بالا و شرایط کوپلینگ اسید-قوی-به طور پایدار کار کردن برای مدت طولانی دشوار است. بازار بالا-هنوز توسط مواد غشایی ویژه خارج از کشور اشغال شده است.
IV. پیشرفت غشاهای سرامیکی کاربید سیلیکون: راه حل های مناسب برای "شرایط کاری شدید" (طی دهه گذشته)
در دهه گذشته یا بیشتر، باتریهای لیتیومی، استخراج لیتیوم از دریاچههای نمک و صنایع نیمهرسانا پدید آمدهاند و باعث ایجاد فاضلاب با پنج شرایط شدید جفت شدهاند: شوری بالا، دمای بالا، اسید و قلیایی قوی، مواد آلی بالا و ذرات جامد بالا. آلومینا در شرایط عملیاتی معمولی پایدار است، اما شار آن در شرایط شدید به سرعت تجزیه میشود، که آن را برای نیازهای تولید کم{1}}شرکتها نامناسب میکند، و کمبود غشاهای معدنی اختصاصی-بالا را برجسته میکند.
غشاهای سرامیکی کاربید سیلیکون بر اساس الزامات سخت-شرایط عملیاتی بالا، و از طریق پیشرفتهای صنعتی در فناوری پخت{1}در دمای بالا، توسعه یافتهاند. آنها به طور کامل مزایای اصلی غشاهای معدنی مانند طول عمر طولانی، قابلیت اطمینان بالا، توانایی حفظ مواد آلی معلق و قابلیت تمیز کردن مکرر را به ارث می برند. با ساختار منافذ کریستالی برتر، آنها برای کیفیت های مختلف آب شدید و پیچیده مناسب هستند و کاستی های غشاهای آلومینا را در شرایط عملیاتی برطرف می کنند.
V. روندهای صنعت آینده: غشاهای سرامیکی معدنی با توجه به سیاست و مطابقت، آماده تبدیل شدن به روند اصلی طولانی مدت هستند.
غشاهای اولترافیلتراسیون معمولی تفاوت قابل توجهی در توانایی خود در حفظ آلاینده ها نشان نمی دهند و انتخاب عمدتاً بر اساس هزینه و عادات نگهداری است. با این حال،-روند بلندمدت صنعت هم توسط سیاستهای صنعتی ملی و هم مطابقت جهانی PFAS تعیین میشود.
سیاست های صنعتی ملی به صنعت توانمند می شود:غشاهای سرامیکی با کارایی بالا-در کاتالوگ تجهیزات و مواد جدید کلیدی ملی و حمایت از محیط زیست گنجانده شده است. دو نوع غشاء سرامیکی در لیست خرید اولویت مواد کلیدی جدید گنجانده شده است. پروژههای ارتقای فناوری غشای سرامیکی بدون انتشار- یارانههایی تا سقف 30 میلیون یوان در هر پروژه دریافت میکنند. پروژه ویژه برنامه پنج ساله چهاردهم-به حمایت از تحقیق و توسعه مواد غشایی داخلی ادامه میدهد. همراه با توسعه دوگانه-کربن، استفاده مجدد از منابع آب، و ارتقاء حفاظت از محیط زیست، معیارهای انتخاب صنعت از "قابل استفاده" به "بادوام و{8}}نگهداری کم" تغییر کرده است.
انطباق با PFAS:با اجرای مقررات PFAS در اروپا و ایالات متحده، کنترل های داخلی به تدریج تشدید می شود. تولید غشای ارگانیک تجاری اغلب شامل افزودن مواد افزودنی فلوئوردار است که خطر آلودگی PFAS را در کل چرخه عمر آن ایجاد می کند. شرکت های پیشرو به تدریج مواد فیلتر آلی فلوئوردار را حذف کرده اند.
غشاهای سرامیکی غیر آلی بدون فلوئور تولید می شوند، از نظر خواص پایدار هستند، خطر انطباق با PFAS ندارند، عمر مفیدی 3{2}} 5 برابر غشاهای آلی دارند و ضایعات جامد کمتری تولید می کنند. آنها الزامات تولید سبز را برآورده می کنند و در میان مدت و دراز مدت به گزینه اصلی برای-فیلتراسیون متوسط تا-بالا پایان تبدیل خواهند شد.
معرفی شرکت - JMFILTEC بر تحقیق و توسعه غشاهای سرامیکی کاربید سیلیکون تمرکز دارد
شرکت فناوری ژجیانگ جیانمو، با مسئولیت محدود متعهد به توسعه قوی ترین و بادوام ترین مواد غشایی کاربید سیلیکون است. تیم موسس کار تحقیق و توسعه مرتبط را روی مواد غشای کاربید سیلیکون در سال 2011 آغاز کرد و اکنون 8 اختراع اختراع، درخواست نزدیک به 50 پتنت اختراع و 6 اختراع PCT دریافت کرده است.
JMFILTEC بهعنوان یک شرکت ملی-تکنولوژی پیشرفته و یک شرکت «تخصصی، تصفیهشده و نوآور» در استان ژجیانگ، همیشه به فلسفه توسعه «مشتری{1}}مشتریمحور و فنآوری-محور، در تلاش برای ایجاد محصولات{3}غشایی{3}در کلاس جهانی پایبند بوده است. در حال حاضر، محصولات این شرکت غشاهای لولهای،-غشاهای تخت، غشاهای ستونی، و سایر تجهیزات مشتق شده را پوشش میدهند که به طور گسترده در تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه آب بازیافتی، نمکزدایی آب دریا، جداسازی فرآیندهای شیمیایی، نمک و کلر-تولید مواد شیمیایی قلیایی، تصفیه آب معدنی، میکروسکوپی و غیره حذف، استخراج لیتیوم از دریاچههای نمک، تولید کاتد و آند انرژیهای جدید، بازیافت مایع زبالههای فتوولتائیک، و استخراج گاز شیل نفت و بسیاری از زمینههای دیگر. با مزایای اصلی خود در برابر خوردگی قوی، توان عملیاتی بالا، طول عمر طولانی و تمیز کردن آسان، از مشتریان و بازار به رسمیت شناخته شده است و آن را به شدت در بازار بین المللی رقابت می کند.
آیا تا به حال با موقعیتهایی در سایت- مواجه شدهاید که "غشاهای آلی نمیتوانستند بار را تحمل کنند، و غشاهای آلومینا به اندازه کافی پایدار نبودند"؟ در مورد کاربرد، نگهداری و مقایسه هزینه غشاهای کاربید سیلیکون چه سوالات دیگری دارید؟ با خیال راحت با ما تماس بگیرید
در صورت دریافت پاسخ مثبت، از آن به عنوان نقطه شروع برای راه اندازی ستون «دانش عمومی مواد غشایی» استفاده می کنیم و در مقالات بعدی توضیحات مفصلی ارائه می شود.