Het voorbereiden van hoogwaardige siliciumcarbide-membraanbuizen voor het applicatieproces is momenteel een onderzoekshotspot geworden. Siliciumcarbide-membraan heeft over het algemeen een asymmetrische structuur, die is samengesteld uit een steunlichaam, een overgangslaag en een scheidingslaag. Het bereidingsproces omvat voornamelijk het vormen van knuppels (vormen van steunlichamen, membraanvormen) en sinteren, die beide een grote invloed hebben op de membraanvormingsprestaties. Een geschikt voorbereidingsproces kan de integriteit van het keramische membraan verbeteren en scheuren, grote gaten en andere defecten voorkomen. Er zijn vier belangrijke bereidingsmethoden voor de membraanlaag:
Diptrekmethode
De dip-and-pull-methode omvat voornamelijk de volgende processen: ten eerste worden de keramische deeltjes of polymeervoorlopers gedispergeerd in water of een organisch oplosmiddel om een homogene en stabiele oplossing voor het maken van membranen te vormen, en na het coaten wordt een nat membraan gevormd op het oppervlak van het materiaal. poreus steunlichaam. Het membraanvormende principe van deze methode omvat "capillaire filtratie" en "membraanvorming". Capillaire filtratie vindt plaats wanneer de droge poreuze drager in contact komt met de membraanvormende oplossing. Onder de capillaire kracht komt het dispersiemedium het steunlichaam binnen en blijven de deeltjes in de membraanmakende oplossing op het oppervlak van het steunlichaam achter om een membraan te vormen. membraanvorming vindt plaats tijdens de scheiding van het steunlichaam en de membraanmakende oplossing na contact, en de membraanmakende oplossing blijft op het oppervlak van het steunlichaam onder invloed van viskeuze kracht om een membraan te vormen. De keramische membraanbuis heeft na voorbereiding en optimalisatie een hoge herhaalbaarheid en vertoont een uitstekend effect bij de rioolwaterzuivering. De dip- en pull-methode is een van de meest gebruikte membraanvoorbereidingsmethoden vanwege de eenvoudige bediening en het lage energieverbruik.
Stappendiagram van de bereiding van het sic-membraan door middel van dip- en pull-methode
Spuitmethode
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
Faseconversie betekent dat keramische pasta die een grote hoeveelheid polymeeroplossing bevat, kan worden veranderd van vloeibaar naar vast door natte of droge inductie. Nat en droog betekent dat de polymeeroplossing wordt blootgesteld aan een condensatiebad of atmosfeer zonder oplosmiddelen. Tijdens het fasetransformatieproces blijft de polymeermorfologie behouden als keramische membraanporiën, die gewoonlijk zijn verdeeld in vingerporiën en sponsachtige poriën, en een relatief lage porositeitsfactor hebben, wat bevorderlijk is voor de bereiding van keramische membranen met een hogere flux. De porositeit van het traditionele keramische membraan ligt tussen 25,95% en 47,64%, en de porositeit van het keramische membraan bereid door de fasetransformatiemethode is meer dan 70%. De slechte mechanische stabiliteit en brosheid van de monsters die met deze methode zijn bereid, beperken echter de toepassing ervan in de industrie. De fasetransformatiemethode is een effectieve manier om in één stap een keramisch membraan met een hiërarchische poreuze structuur te bereiden, wat een breed toepassingsperspectief heeft voor het optimaliseren van de structuur van het keramische membraan en het vergroten van de porositeit en flux van het keramische membraan.
Poriëngrootteverdeling en SEM-beeld van SIC-hollevezelmembraan voor en na oppervlaktemodificatie
