La modalità di preparazione dei tubi a membrana in carburo di silicio ad alte prestazioni per il processo di applicazione è diventata attualmente un punto caldo della ricerca. La membrana in carburo di silicio è generalmente una struttura asimmetrica, composta da corpo di supporto, strato di transizione e strato di separazione. Il processo di preparazione comprende principalmente la formatura della billetta (formatura del corpo di supporto, formazione della membrana) e la sinterizzazione, entrambe le quali hanno un grande impatto sulle prestazioni di formazione della membrana. Un processo di preparazione appropriato può migliorare l'integrità della membrana ceramica e prevenire crepe, fori di grandi dimensioni e altri difetti. Esistono quattro metodi principali di preparazione dello strato di membrana:
Metodo di estrazione a immersione
Il metodo dip and pull comprende principalmente i seguenti processi: in primo luogo, le particelle ceramiche o i precursori polimerici vengono dispersi in acqua o solvente organico per formare una soluzione omogenea e stabile per la formazione della membrana e, dopo il rivestimento, sulla superficie della membrana si forma una membrana bagnata. corpo di supporto poroso. Il principio di formazione della membrana di questo metodo comprende la "filtrazione capillare" e la "formazione della membrana". La filtrazione capillare avviene quando il supporto poroso secco è in contatto con la soluzione costituente la membrana. Sotto la forza capillare, il mezzo di dispersione entra nel corpo di supporto e le particelle nella soluzione che forma la membrana rimangono sulla superficie del corpo di supporto per formare una membrana. la formazione della membrana avviene durante la separazione del corpo di supporto e della soluzione formante la membrana dopo il contatto, e la soluzione formante la membrana rimane sulla superficie del corpo di supporto sotto l'azione della forza viscosa per formare una membrana. Il tubo a membrana ceramica dopo la preparazione e l'ottimizzazione ha un'elevata ripetibilità e mostra un effetto eccellente nel trattamento delle acque reflue. Il metodo dip and pull è uno dei metodi di preparazione delle membrane più utilizzati grazie al suo funzionamento semplice e al basso consumo energetico.
Diagramma delle fasi di preparazione della membrana sic mediante metodo dip and pull
Metodo di spruzzatura
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
Conversione di fase significa che la pasta ceramica contenente una grande quantità di soluzione polimerica può essere cambiata da liquida a solida mediante induzione umida o secca, umido e secco significa che la soluzione polimerica è esposta a un bagno o atmosfera di condensazione non solvente. Durante il processo di trasformazione di fase, la morfologia del polimero viene mantenuta sotto forma di pori della membrana ceramica, che solitamente sono divisi in pori delle dita e pori spugnosi, e hanno un fattore di porosità relativamente basso, che favorisce la preparazione di membrane ceramiche a flusso più elevato. La porosità della membrana ceramica tradizionale è compresa tra il 25,95% e il 47,64% e la porosità della membrana ceramica preparata con il metodo di trasformazione di fase è superiore al 70%. Tuttavia, la scarsa stabilità meccanica e la fragilità dei campioni preparati con questo metodo ne limitano l’applicazione nell’industria. Il metodo di trasformazione di fase è un modo efficace per preparare la membrana ceramica con struttura porosa gerarchica in un unico passaggio, che ha un'ampia prospettiva di applicazione per ottimizzare la struttura della membrana ceramica e aumentare la porosità e il flusso della membrana ceramica.
Distribuzione della dimensione dei pori e immagine SEM della membrana a fibra cava SIC prima e dopo la modifica della superficie
