تاریخچه توسعه غشاهای سرامیکی

در طول صد سال گذشته توسعه صنعت، نوآوری‌های متوالی مواد برای غشاهای سرامیکی یک شیرین کاری خالی برای بازاریابی نیست - آنها یک پیشرفت طبیعی هستند که توسط تقاضاهای عملی صنعت پیش می‌روند. این مقاله به طور خلاصه سفر توسعه غشاهای سرامیکی را در چهار مرحله کلیدی مرور می‌کند: اکتشاف چند ماده، رایج شدن غشاهای آلومینا، صنعتی‌سازی داخلی، و تکرار تکنولوژیکی غشاهای کاربید سیلیکون.

1. ریشه های نظامی: تحقیق و توسعه اولیه برای کاربردهای جداسازی ویژه (دهه 1940)

غشاهای سرامیکی در ابتدا برای تصفیه آب ساخته نشدند، بلکه برای جداسازی گازهای ایزوتوپی در صنعت هسته ای ساخته شدند. در آن زمان، این بخش فوراً به حاملی با خواص فیزیکوشیمیایی پایدار، بی اثری شیمیایی، اندازه منافذ بسیار ریز، یکپارچگی ساختاری قوی و قابلیت خدمات طولانی‌مدت در شرایط عملیاتی سخت نیاز داشت - الزاماتی که کاملاً توسط غشاءهای سرامیکی برآورده می‌شوند.

در این مرحله اولیه، غشاهای سرامیکی فقط مواد تخصصی آزمایشگاهی باقی ماندند که دارای کنترل اندازه منافذ خام و دقت جداسازی کم بودند، که آنها را برای تصفیه آب صنعتی فاز مایع کاملاً نامناسب می‌کرد. با این وجود، آنها پایه فنی اصلی پایداری و مقاومت در برابر خوردگی را برای فناوری‌های بعدی غشای سرامیکی ایجاد کردند.

2. ظهور غشاهای سرامیکی آلومینا: دستیابی به اولین پیشرفت در تصفیه آب صنعتی (دهه 1960-1990)

به دلیل گسترش سریع صنعتی جهانی، تقاضای فزاینده ای برای شفاف سازی مایعات و جداسازی مواد در بخش های غذا، نوشیدنی و مواد شیمیایی اولیه پدیدار شده است. فیلترهای صفحه و قاب معمولی و کاغذهای صافی از دقت فیلتر ناکافی و رسوب شدید رنج می بردند، که تقاضای صنعت را برای رسانه های تصفیه غیر آلی قابل استفاده مجدد و قابل تمیز کردن ایجاد کرد. این باعث ایجاد غشاهای اولترافیلتراسیون سرامیکی شد.

پس از مقایسه مهندسی مواد معدنی متعدد، آلومینا به عنوان انتخاب بهینه برای صنعتی سازی مدنی ظاهر شد. اگرچه مواد معدنی با بالاترین کارایی موجود نیست، اما دارای مزایای تولید انبوه برجسته است: ذخایر بوکسیت فراوان و هزینه مواد خام کم، فناوری پخت در دمای پایین، استانداردسازی محصول نهایی بالا، عملکرد فیزیکوشیمیایی متعادل در شرایط کاری عادی، و هزینه‌های تولید و نگهداری کامل چرخه عمر قابل کنترل. این مزایا را قادر می سازدآلومیناغشاها برای برآوردن الزامات اساسی فیلتراسیون صنعتی برای پایداری و قابلیت استفاده مجدد، و آنها را به اولین نوع غشای سرامیکی برای دستیابی به کاربرد صنعتی تجاری در مقیاس بزرگ تبدیل می کند.

3. صنعتی سازی داخلی: تولید انبوه مستقل غشاهای سرامیکی آلومینای داخلی (اوایل دهه 2000)

در آغاز قرن بیست و یکم، تقاضای داخلی برای فیلتراسیون صنعتی افزایش یافت، با این حال بازار غشای سرامیکی آلومینا به طور کامل در انحصار تامین کنندگان خارج از کشور بود. غشاهای وارداتی هزینه های بالا و پشتیبانی پس از فروش آهسته را به همراه داشتند که نیاز فوری صنعت را برای جایگزینی داخلی غشاهای معدنی ایجاد کرد. مؤسسات تحقیقاتی داخلی و تولیدکنندگان در پیشرفت‌های فنی با یکدیگر همکاری کردند و تولید انبوه غشاهای سرامیکی آلومینا خانگی را امکان‌پذیر ساختند.

تولید محلی به شدت هزینه استفاده از غشاهای سرامیکی را برای تصفیه آب معمولی کاهش می دهد و فیلتراسیون معدنی را برای طیف وسیع تری از شرکت ها قابل دسترسی می کند. همچنین یک زنجیره صنعتی داخلی بالغ برای غشاهای سرامیکی را تقویت کرد و دانش فرآیندهای حیاتی را برای حمایت از تحقیق و توسعه بعدی مواد پیشرفته انباشته کرد.

با این وجود، محدودیت های عملکرد اصلی همچنان ادامه داشت. غشاهای آلومینا خانگی با عملکرد طولانی مدت پایدار تحت شرایط سخت همراه از جمله شوری بالا، دماهای بالا و محیط های اسیدی/قلیایی قوی رایج در صنایع شیمیایی انرژی های نو و دریاچه نمک دست و پنجه نرم می کنند، و بازار گران قیمت را تحت سلطه مواد غشایی ویژه وارداتی قرار می دهند.

4. غشاهای سرامیکی کاربید سیلیکون: راه حل های سفارشی ساخته شده برای شرایط عملیاتی شدید (دهه گذشته)

طی ده سال گذشته، باتری‌های لیتیومی پررونق، استخراج لیتیوم دریاچه نمک و صنایع نیمه‌رسانا، فاضلاب تولید کرده‌اند که با پنج شرایط شدید همراه مشخص می‌شود: شوری بالا، دمای بالا، اسیدیته/قلیایی قوی، محتوای آلی بالا، و بارگذاری ذرات جامد بالا.

آلومینا در شرایط استاندارد عملکرد قابل اعتمادی دارد، اما در محیط‌های شدید دچار کاهش شار سریع می‌شود و نمی‌تواند خواسته‌های تولیدکنندگان را برای تولید مداوم با حداقل زمان خرابی برآورده کند. این یک شکاف عرضه برجسته برای غشاهای معدنی با کارایی بالا ایجاد کرد.

با هدف قرار دادن این تقاضای برآورده نشده برای برنامه های کاربردی در شرایط سخت، صنعت فناوری پخت و پز در دمای بالا را برای عرضه نسل بعدی توسعه داد.سرامیک سیلیکون کاربیدغشاها با حفظ تمام مزایای اصلی غشاهای معدنی - عمر طولانی، قابلیت اطمینان بالا، رهگیری موثر مواد جامد معلق آلی و قابلیت تمیز کردن قابل تکرار - غشاهای SiC دارای ساختارهای منفذی کریستالی برتری هستند که انواع کیفیت های پیچیده آب را در خود جای می دهند و به طور کامل محدودیت های عملیاتی آلومینا را در محیط کاری شدید جبران می کنند.

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدغشاء ورق مسطح کاربید سیلیکوناس وغشاهای لوله ای. اگر سوالی دارید یا نیاز به اطلاعات بیشتر دارید، لطفا با ما تماس بگیرید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com