재활용 가능한 SIC UF 막

 

 

1. 제품 개요 : 새로운 무기 막 재료의 기술 혁신

점점 더 심각한 전 세계 수질 오염을 배경으로, 새로운 유형의 비분산 무기 막 물질로서 실리콘 카바이드 (SIC) 세라믹 막은 우수한 성능으로 인해 수처리 분야에서 핵심 기술 지원이되고 있습니다. 이 생성물은 분리 층, 전이층 및 다공성지지 계층을 사용하여 재결정 화 기술을 사용하여 고온 소결에 의해 형성되며, 모두 1 0 0% SIC 재료로 구성되어 정확한 기공 크기 분포를 갖는 3 차원 구조를 형성한다. 막 구조의 차이에 따르면, 이는 주로 관형 막과 평면 시트 막의 두 가지 범주로 나뉩니다. 관형 막은 분리 층, 전이 층 및지지 층으로 구성되는 반면, 플랫 시트 막은 분리 층 및지지 층으로 구성된다. 둘 다 미세 여과 (MF)에서 UF (Ultrafiltration) (UF) (기공 크기 범위 0.01-10μm)에 이르는 여과 정확도를 가지고 있으며, 유동성 고형물, 콜로이드, 박테리아 및 거대 분자 유기체를 액체에서 효율적으로 분리합니다.

 

SIC 세라믹 막의 탄생은 전통적인 막 재료의 적용 제한을 전복시켰다. 그들의 기술적 핵심은 고온 소결을 통해 형성된 SIC 결정 네트워크 구조에 있으며, 높은 경도 (MOHS 경도 9.5)와 높은 기계적 강도 (3 0 0MPA보다 큰 압축 강도를 상속 할뿐만 아니라 규산 카바이드 자체의 우수한 열론 (800도에 저항)을 갖는다. pH 0-14 및 모든 유기 용매를 갖는 산 및 알칼리). 이러한 특성은 산업 폐수 처리, 순수한 물 준비, 유유 물 분리 및 기타 분야에서 대체 할 수 없으며, 가장 빠르게 성장하는 새로운 막 분리 기술 중 하나가되었습니다.

 

2. 핵심 장점 : 다차원 성과 리더십 및 기술적 장벽

(1) 재료 성능 장점

탁월한 화학적 안정성: 강산-산-염기 환경에서 분해하기 쉬운 중합체 막 (예 : PVDF, PAN)과 비교하여, SIC 세라믹 막은 농축 염산, 농축 된 황산 및 하이드 록 사이드 나트륨과 같은 극단적 인 매체에서 안정적으로 작동 할 수 있으며, 아쿠아 레지아와 같은 고유 한 시스템에 저항 할 수있다. 이것은 야금, 화학 산업 등을위한 고분비 폐수 처리에서 독특한 이점을 제공합니다.

열 안정성의 혁신: 중합체 막은 전형적으로 40도 미만의 온도, 알루미나 세라믹 막 및 금속 막 300도 미만을 견딜 수있는 반면, SIC 세라믹 막은 공기에서 최대 800도까지 안정적으로 작동 할 수 있습니다. 증기 살균 및 고온 폐수 처리와 같은 시나리오에서 탁월합니다. 예를 들어, 매립지 침출수의 고온 처리 과정에서 전처리 냉각의 필요성을 제거하여 에너지 소비 비용을 직접적으로 줄입니다.

기계적 강도와 내마모성: SIC 세라믹 멤브레인의지지 층 및 분리 층은 결합 강도가 높으며, 수색 및 마모에 저항합니다. 그들은 1-2 bar의 작동 압력 (알루미나 멤브레인의 경우 3-4 bar보다 낮고 금속 막의 경우 4-6 bar)을 견딜 수 있으며, 멤브레인 필라멘트 파손 또는 고위도 폐수 처리에서 구조적 손상이 덜 발생합니다. 그들의 서비스 수명은 일반 중합체 막의 3-5 배에 달하는 5-8 년에이를 수 있습니다.

 

(2) 분리 성능 장점

높은 플럭스 및 방지 특성: SIC 세라믹 막은 4 0% - 5 0%의 개방형 다공성을 가지며, 순수한 물 플럭스는 3-4 m³\/(m² · h)에 도달하며 중합체 막의 30 배 이상 (0.08–0.12 m³\/(m² · h)). 그들의 친수성 및 올레 오만 표면 (접촉 각도<5°) enables efficient interception of oil droplets in oil-water separation while allowing water to pass through rapidly. For example, in oily wastewater treatment, the oil interception rate can reach over 99.9%, and an oil pollution layer is less likely to form.

정확한 체질 능력: 소결 공정을 제어함으로써, SIC 막의 기공 크기 분포는 고도로 농축되어있다 (5%이하의 편차)는 다른 입자 크기로 물질의 정확한 분리를 가능하게한다. 순수한 물 준비에서, 그들은 0. 1μm 위의 박테리아, 콜로이드 및 매달린 고형물을 효과적으로 차단하면서 물 분자가 자유롭게 전달되도록합니다. 생산 된 수염은입니다<0.1 NTU, meeting drinking water standards.

 

(3) 프로세스 및 비용 장점

효율적이고 에너지 절약 교차 흐름 여과: SIC 막 분리 시스템은 공급 액체가 막 튜브 내부의 고속 (1-3 m\/s)에서 흐르는 "교차 흐름 여과"의 원리를 채택합니다. 압력에 의해 구동되는 소분자는 막 층을 수직으로 전달하는 반면, 거대 분자 농축액은 유지됩니다. 이 방법은 멤브레인 표면의 필터 케이크 형성을 감소시키고 세척 주파수를 감소시켜 전통적인 막 다른 골정 여과에 비해 에너지 소비를 30% –50% 감소시킵니다.

높은 시스템 통합: 전통적인 수처리 과정 (응고-세상화-여과와 같은)과 비교할 때, SIC 막 분리 시스템은 바닥 공간을 50% 이상 줄이며, 특히 지구 자원이 제한된 산업 단지 또는 응급 상수 공급 시나리오를 가진 산업 단지에 적합한 다양한 수처리 요구에 적응하도록 모듈 식으로 설계 될 수 있습니다.

 

성능 표시기	SIC 세라믹 멤브레인	중합체 막	Allool 세라믹 멤브레인	금속 막
지원 자료	100% sic	중합체	산화물	금속 지원
막 여과 층 물질	100% sic	PS\/PVC\/PAN 등	산화물	산화물 코팅
경도	최고 (Mohs 9.5)	낮은	높은	높은
작동 압력	1–2 바	1–2 바	3-4 바	4-6 바
순수한 물 플럭스	3–4 m³/(m²·h)	0.08–0.12 m³/(m²·h)	0.25–3 m³/(m²·h)	0.25–0.5 m³/(m²·h)
온도 저항	800도 (항공)	<40℃	<300℃	<300℃

 

3. 준비 과정 : 다양한 기술 경로의 산업화 관행

(1) 입자 포장 방법 (고체 소결 방법)

다공성 세라믹 제조 기술에서 파생 된이 방법은 SIC 세라믹 막의 상업적 생산을위한 주류 프로세스입니다. 그것의 핵심 원리는 작은 입자를 큰 입자 SIC 원료에 도핑하고 미세 입자의 저온 소결 특성을 사용하여 고온에서 큰 입자 사이에 목 결합을 형성하여 모공을 통해 유지하는 것입니다. 특정 공정은 다음과 같습니다. SIC 파우더는 분산제와 혼합되어 볼 밀링을위한 중간 정도가 슬러리를 만들어 딥 코팅에 의해 지지대에 코팅됩니다. 슬러리의 배지는 모세관 작용에 의한 지지체에 침투하고, Sic 입자는 축적되어 막 층을 형성한다. 건조 후, 1400-1600도에서 막으로 소결된다.

 

장점: 간단한 작동, 낮은 장비 요구 사항, 제어 가능한 생산 비용 및 완성 된 막의 다공성과 기계적 강도 사이의 균형이 우수합니다.
애플리케이션: 시장에 나와있는 SIC 세라믹 멤브레인의 80% 이상 이이 과정에 의해 준비되어 있으며, 고급 시립 폐수 처리, 산업 폐수 재사용 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.

 

(2) 탄수화물 감소 소결 방법

실리콘 공급원 (예 : SIO₂) 및 탄소 공급원 (예 : 페놀 수지) (예 : 페놀 수지)을 사용하여 균일하게 혼합하고 지지대에 코팅되며, 아르곤 또는 진공 환경에서 탄수화물 환원 반응 (온도 1000-1300도)을 적용하여 Sic 결정을 생성하고 막 층을 형성합니다. 이 과정은 종종 필름 형성을위한 졸-겔 방법과 결합되어야하지만, 가혹한 필름 형성 조건, 높은 결함 속도 및 낮은 수율과 같은 문제가 있습니다 (<60%).

 

장점: 입자 포장 방법보다 넓은 원료 공급원 및 반응 온도가 낮습니다. 형성 결함 문제가 해결되면 저비용 필드의 입자 포장 방법과 경쟁 할 것으로 예상됩니다.
한정: 현재, 그것은 대부분 산업 응용 분야가 거의없는 실험실 연구에 주로 사용됩니다.

 

(3) 중합체 열분해 방법

세라믹 전구체 (예 : 폴리 카보 실란)는 용해되거나 녹고 지지대에 코팅되며 약 1000도 고온 열분해를 통해 무기 SIC 세라믹으로 전환됩니다. 이 방법은 해외에서 비산화물 세라믹을 준비하는 데 일반적입니다. 막 층은 제어 가능한 두께 (5-20μm) 및 간단한 공정을 가지지 만, 전구체 원료의 높은 비용은 대규모 적용을 제한합니다.

 

장점: 우수한 막 층 균일 성, 특히 전자 등급 순수 물 제조와 같은 고급 필드에서 고정밀 한외 여과막을 제조하는 데 적합합니다.
애플리케이션: 반도체 산업을위한 초고 물 전처리의 파일럿 응용.

 

(4) 화학 기상 증착 (CVD)

SIC 박막은 가스상 반응 (예 : 고온에서 SIH₄ 및 CHA의 분해와 같은)을 통해지지 표면에 증착된다. 얻어진 막 층은 높은 밀도, 작은 기공 크기를 갖는다 (<0.01μm), but complex process, extremely high cost, and low flux.

 

장점: 반도체 산업 또는 고순도 액체 상 분리에서 가스 분리에 적합한 강력한 막 층 제어 성.
한정: 현재 주로 고급 과학 연구 분야에 적용되었으며 아직 수처리에서 널리 널리 퍼져 있지 않습니다.

 

4. 응용 분야 : 산업 처리에서 순수한 물 준비에 이르기까지의 전체 장점 범위

(1) 순수한 물과 초 퓨어 물 준비

순수한 물에서 SIC 세라믹 막의 핵심 적용은 고정밀 여과 및 안정적인 성능에 있습니다.

 

도시 식수의 고급 치료: As a secondary or tertiary advanced treatment process, SiC ultrafiltration membranes can effectively remove Escherichia coli (interception rate >99.99%), 조류, 콜로이드 및 물의 유기물. 활성화 된 탄소 흡착과 결합하여 생산 된 수질은식수 품질에 대한 표준(GB 5749-2022), 특히 수원 품질이 좋지 않은 지역에 적합합니다. 예를 들어, Yangtze River를 따라있는 수진은 "Sic 멤브레인 + 오존-바이오 숯"공정을 사용하여 탁도를 달성합니다.<0.05NTU and organic matter removal rate >치료 후 85%.

산업 순수한 물 생산: 전자 장치, 전력, 제약 및 기타 산업에서 SIC 막은 역 삼투 (RO)의 전처리 장치로서 역할을 할 수 있으며, 현탁 된 고형물, 박테리아 및 콜로이드를 물에 가로 채어 RO 막 오염을 방지하고 서비스 수명을 연장 할 수 있습니다. 반도체 웨이퍼 공장은 SIC UltraFiltration Membrane + RO 공정을 사용하여 18.2mΩ · cm의 저항력을 가진 물을 생산하여 12- 인치 웨이퍼 청소에 대한 물 요구 사항을 충족시킵니다.

응급도 공급 및 해수 담수화: The anti-fouling property of SiC membranes makes them outstanding in emergency disaster relief, directly treating surface water such as rivers and lakes to quickly provide drinking water. In seawater desalination pretreatment, compared with traditional sand filtration + security filters, the SiC membrane system can withstand high-turbidity seawater (turbidity >50NTU), 후속 RO 막의 오염 위험 감소.

 

(2) 산업 폐수의 고급 처리 및 재사용

헤비메탈 폐수 처리: Using the corrosion resistance and sieving effect of SiC membranes, heavy metal ions such as copper, nickel, and cadmium in wastewater can be intercepted (interception rate >99%). 화학 강수량과 결합하여 폐수는포괄적 인 폐수 배출 표준(gb 8978-1996). 전기 도금장은 "Sic 멤브레인 + 이온 교환"공정을 사용하여 70%의 폐수 재사용 속도를 달성하고 매년 100 000 물을 절약합니다.

고전성 유기 폐수 처리: 식품 가공, 양조 및 기타 산업에서 SIC 막은 COD 제거 속도가 60%~ 80%인 단백질 및 전분과 같은 거대 분자 유기물을 분리하여 후속 생화 화학 치료를위한 하중을 밝게합니다. 양조장은 폐수 대구와 함께 "anaerobic + sic embrane Ultrafiltration"공정을 사용합니다.<50mg/L, meeting direct discharge requirements.

 

(3) 유유 물 분리 및 특수한 중간 처리

산업 기름진 폐수 처리: For oily wastewater (oil concentration 50–5000mg/L) in mechanical processing, petroleum 开采,and other industries, the hydrophilic and oleophobic properties of SiC ceramic membranes can efficiently separate floating oil, emulsified oil, and even dissolved oil, with an oil interception rate >99.9% 및 폐수 오일 함량<5mg/L, meeting the petroleum category discharge standard in the 포괄적 인 폐수 배출 표준. 오일 필드 조인트 스테이션은 SIC 막 시스템을 사용하여 5, 000 매일 생산 된 물의 톤을 처리하며, 처리 된 수질 회의 요건과 함께.

유기 용매 분리: SIC 막의 용매 저항성을 사용하여, 메탄올, 에탄올 및 아세톤과 같은 유기 용매 시스템에서 용질 분리가 달성 될 수있다. 예를 들어, 제약 산업의 용매 회복 과정에서, SIC 막은 제약 중간체를 가로 채고 용매를 재활용하여 생산 비용을 줄일 수 있습니다.

 

(4) 가스 정제 및 기타 신흥장

가스 먼지 제거에 SIC 세라믹 막의 적용이 확장되고있다. 고온 저항성을 통해 PM2.5, 중금속 증기 및 기타 오염 물질을 연도 가스로 300-600 도로 가로 채어 열 전력 및 철강 산업에 대한 초경량 방출 개조의 약속을 보여줍니다. 또한, 바이오 가스 정제 및 수소 분리와 같은 가스 분리 필드에서, SIC 막의 높은 플럭스 및 안정성은 또한 잠재력을 보여줍니다.

 

5. 기술 원리 : 교차 흐름 여과의 효율적인 분리 메커니즘

 

 

6. 시장 전망 및 기술 전망

"이중 탄소"목표의 발전과 수자원 재활용 요구의 업그레이드로 SIC 세라믹 막 시장은 연간 20%이상으로 증가하고 있습니다. 전 세계 SIC 세라믹 막 시장 규모는 2025 년까지 50 억 달러를 초과 할 것으로 추정되며, 중국과 함께 수요의 35% 이상을 차지하고 있습니다. 대규모 응용 프로그램을 제한하는 현재 병목 현상은 높은 준비 비용 (중합체 막의 3-5 배), 복잡한 수질에서 검증되는 장기 작동 안정성, 막판 오염 청소 기술의 추가 최적화에 대한 필요성이 포함됩니다.

 

미래의 기술 개발은 세 가지 방향에 중점을 둘 것입니다.

 

저비용 준비 과정에서의 획기적인: 입자 포장 방법의 소결 보조 공식을 최적화하거나 탄수화물 감소 방법의 필름 형성 결함을 극복함으로써 생산 비용은 30%이상 감소하여 시정식 수처리의 대중화를 촉진합니다.

기능성 막 표면 변형: 나노 코팅 기술은 유기 물질 흡착을 줄이기 위해 친수성 그룹을 이식하거나 현장 내 막 청소를 위해 광촉매 물질을 로딩하고 서비스 수명을 연장하는 등 막의 항 자산을 향상시키는 데 사용될 것입니다.

지능형 시스템 통합: IoT 기술과 결합하여 온라인 멤브레인 파울 링 모니터링 및 자동 청소 시스템이 개발되어 작동 매개 변수의 지능적 조정을 달성하여 수동 유지 보수 비용을 더욱 줄입니다.

 

수처리 분야의 "녹색 기술"으로서, SIC 세라믹 막은 우수한 성능으로 수처리 표준을 재정의하고 있습니다. 산업용 폐수 재사용에서 전자 등급의 울트라 퓨어 워터 준비에 이르기까지 응용 경계는 계속 확장됩니다. 기술 성숙도와 비용 절감 으로이 새로운 자료는 글로벌 수자원 위기를 해결하기위한 핵심 지원이 될 것으로 예상되어 "맑은 물과 무성한 산"의 생태 문명을 구축하기위한 견고한 기술 보장을 제공합니다.

 

 

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