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陶瓷膜是无机膜中的一种,属于膜分离技术中的固体膜材料,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。
陶瓷膜的研究始于20世纪40年代,其发展可分为3个阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期,以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期,以及以膜催化反应为核心的发展的时期。20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料(葡萄酒、啤酒、苹果酒)业推广应用后,陶瓷膜分离技术和产业地位逐步确立,
对新型陶瓷膜材料的研究,目前主要集中在2方面。人工合成陶瓷膜材料:主要有碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯和陶瓷纤维等。天然陶瓷膜材料:主要有天然沸石、粉煤灰、高岭土和凹凸棒土等。人工合成陶瓷膜材料:
碳化硅具有强度高、导热率高、耐腐蚀和防氧化等优点,在苛刻的条件下可以保持良好的热稳定性和化学稳定性,并且价格低廉,是开发陶瓷膜材料的选择之一。SiC陶瓷膜制备方法主要有挤出成型法和流延成型法。
挤出成型法是以SiC为骨料,制成管状碳化硅支撑体,平均孔径为2.43μm,孔隙率为43.4%,气体通量达到788.2m3/m2.h.bar,抗弯强度达到22.8MPa。
流延成型工艺制备复合碳化硅陶瓷过滤膜,在1300℃烧结下制备出结构均匀、表面平整、孔径范围在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。
有机膜浓缩设备虽然其制备成本相对较低,但本身具有一定的局限性,如耐腐蚀和耐氧化能力较差、机械强度较低、不易清洗和使用寿命较短等,限制了有机膜浓缩设备在浓缩液较为苛刻条件下的长期稳定运行,也制约了其与各种预处理工艺的组合使用。与有机膜浓缩设备相比,无机陶瓷膜浓缩设备具有显著的材料性能优势,但受制于较高的制备成本,陶瓷膜技术的应用研究仍主要集中在工业废水处理领域。
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