Quelles sont les applications des membranes en céramique en carbure de silicium

Membranes en céramique en carbure de siliciumont des avantages importants dans les domaines du traitement de l'eau et de la séparation industrielle, et leurs scénarios d'application sont variés. Ce qui suit décrit systématiquement leurs caractéristiques techniques et applications dans la purification des gaz de combustion à haute température, la séparation des eaux pétroliers et la séparation des gaz en combinaison avec les derniers résultats de recherche:

1. Purification des gaz de combustion à haute température

Les membranes en céramique en carbure de silicium sont devenues des matériaux idéaux pour la purification des gaz à haute température en raison de leur résistance à haute température (jusqu'à 800 ° C), de la résistance aux chocs thermiques et de leur inertie chimique. Ils éliminent efficacement les particules telles que le PM2.5 par le dépistage des pores et les mécanismes d'adsorption de surface, et ont été largement utilisés dans le traitement des gaz de combustion à haute température dans les industries du charbon chimique, du polysilicon et de l'acier. Par exemple, dans le processus de désulfuration du coke activé dans l'industrie de la coke, les membranes en carbure de silicium atteignent non seulement un taux de rétention de particules de plus de 99%, mais augmentent également la surface spécifique par le biais de la technologie de modification des pores, des catalyseurs de charge pour réaliser significativement l'intégration de la catalyse et les coûts de maintenance et les coûts de maintenance.

2. Séparation à l'huile

Les membranes en carbure de silicium fonctionnent bien dans le traitement des eaux usées huileuses. Leurs principaux avantages sont:

Flux élevé: la technologie de régénération de la membrane dynamique fait son flux d'eau 3 à 4 fois celle des membranes en céramique traditionnelles. Par exemple, lors du traitement de l'eau produite dans le champ pétrolifère, le flux peut atteindre 306 L / (m² · h) (différence de pression transmembranaire de 0,5 bar) et le taux de récupération du flux après le lavage à contre-courant dépasse 95%.

Hydrophilie forte: l'angle de contact avec l'eau n'est que de 0,3 °, et les gouttelettes d'huile (y compris l'huile émulsifiée) sont efficacement interceptées par répulsion électrostatique, et l'efficacité de séparation d'huile d'huile atteint 93,3%.

Résistance à la corrosion: il peut résister à l'environnement de pH 0-14, adapté à un traitement des eaux usées à l'acide / alcalit fort tel que la pétrochimie, l'impression et la teinture, et la vie membranaire est plus de 10 ans.

Les cas typiques montrent que lorsque le bioréacteur de la membrane en carbure de silicium (MBR) est utilisé pour le traitement des eaux usées huileux, la turbidité des effluents est <1 NTU, le taux d'élimination de la DCO est augmenté de 30% et la consommation d'énergie est réduite de 40% par rapport aux membranes polymères.

3. Séparation du gaz

Membranes en carbure de siliciumont des caractéristiques d'application sélectives dans le domaine de la séparation du gaz:

Récupération de l'hydrogène: les membranes de structure asymétrique atteignent un coefficient de séparation H₂ / CH₄ de plus de 50 par effet de tamisage moléculaire, qui convient à l'extraction d'hydrogène des gaz de queue dans les raffineries, et la consommation d'énergie est réduite de 60% par rapport au processus PSA traditionnel.

Séparation solide au gaz: les filtres à membrane en carbure de silicium en nid d'abeilles peuvent simultanément traiter la fumée à haute température (<600 ℃) et les gaz acides (tels que SO₂), avec une efficacité d'élimination de la poussière> 99,9%, et ont été commercialisées dans des centrales électriques au charbon.

Limitations techniques: À l'heure actuelle, la taille des pores des membranes de carbure de silicium dense est principalement concentrée au niveau de la microfiltration (40 nm-10 μm), et l'efficacité de séparation des petits gaz moléculaires tels que CO₂ / N₂ est limitée. Il est nécessaire de préparer une couche de séparation sous-nanomètre par CVD pour étendre l'application.

4. Tendances de développement technologique

L'innovation dans la technologie de préparation est l'orientation clé:

Faible coût: La méthode d'empilement des particules combinée à des aides à frittage à basse température (comme les aluminosilicats) peut réduire la température de frittage de 1600 ° C à 1000 ° C, et la porosité peut être ajustée à 35% à 42%, en prenant en compte les performances et le coût.

Multifonctionnalité: La membrane est dotée de propriétés photocatalytiques et antibactériennes par le greffage de surface (comme le revêtement Sio₂) ou le dopage (comme le tio₂) pour atteindre la dégradation synergique des polluants.

En résumé, les membranes en céramique en carbure de silicium, avec leur adaptabilité environnementale extrême et leur conception modulaire, entraînent un traitement de l'eau et des technologies de séparation industrielle vers une efficacité élevée et un faible carbone, et ont un grand potentiel dans le domaine des processus zéro-émission et de la récupération des ressources à l'avenir.

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