SiC Membran Hazırlanması ve Uygulaması

Silisyum karbür seramik membranın mevcut hazırlama teknolojileri; parçacık istifleme yöntemi, karbon termal indirgeme yöntemi, polimer kırma yöntemi ve kimyasal buhar biriktirme yöntemini içermektedir.

Parçacık istifleme yöntemi

Parçacık istifleme yöntemi, katı parçacık sinterleme yöntemidir. Bu yöntem, gözenekli seramik hazırlama yönteminden türetilmiştir ve yaygın bir seramik membran hazırlama yöntemidir. Küçük parçacıklar, büyük parçacıklara katkılanır. Sinterlenmesi kolay küçük parçacıkların özellikleri, büyük parçacıklar arasında bir bağlantı oluşturmak için sıcaklığı yükseltmek için kullanılır. İdeal durum, büyük parçacıkların boyunlarının bağlanması, iyi mekanik özellikleri korurken çok sayıda geçiş deliği bırakılmasıdır.

Silisyum karbür membranlar yapmak için parçacık istifleme yöntemi kullanıldığında, kılcal etkiyle membran tabakasını oluşturmak için genellikle bulamaç daldırma yöntemi kullanılır. Kararlı bir süspansiyon bulamacı hazırlandıktan sonra, bulamaç destek gövdesinin yüzeyiyle temas ettirilir, ortam destek gövdesine akar ve ortamda dağılan ham maddeler destek gövdesinin yüzeyinde yoğunlaştırılarak bir parçacık tabakası oluşturmak üzere biriktirilir, daha sonra kurutulur ve pişirilerek bitmiş bir ürün oluşturulur. Bu yöntem kullanımı kolay olduğundan ve düşük ekipman gerektirdiğinden, genellikle ticari silisyum karbür seramik membranların üretiminde kullanılır.

Karbon termal indirgeme reaksiyonu sinterleme yöntemi

Karbon termal indirgeme reaksiyonu sinterlemesi, esas olarak hammadde olarak uygun miktarda silisyum kaynağı ve karbonu eşit şekilde karıştırmak, bunları destek üzerine eşit şekilde kaplamak ve daha sonra argon atmosferi veya vakum ortam koruması altında karbon termal indirgeme reaksiyonu gerçekleştirmek için kullanır.

Karbon termal indirgeme reaksiyonu sinterlemesi ile silisyum karbür seramik membranların hazırlanmasında kullanılan karbon kaynağı ve silisyum kaynağı çoğunlukla organiktir ve bir film oluşturmak için genellikle sol-jel yöntemi gerekir. Ancak sol-jel yöntemi, sert film oluşturma koşulları, kolay kusurlar ve silisyum karbür membranların hazırlanmasında düşük verim gibi zorluklara sahiptir, bu nedenle birkaç özel uygulama vardır.

Karbon termal indirgeme reaksiyon sinterlemesi çeşitli hammaddelere ve düşük reaksiyon sıcaklığına sahiptir. Film tabakası oluşturma aşamasındaki zorlu koşullar ve düşük verim çözülebilirse, silisyum karbür seramik membranların endüstriyel üretiminde parçacık biriktirme yöntemiyle rekabet etme potansiyeline sahiptir.

Polimer kırma yöntemi

Polimer çatlatma yöntemi, bir seramik öncülünü eritmek veya eritmek ve destek üzerine kaplamak için kullanır ve ardından yüksek sıcaklıkta çatlatarak inorganik bir seramik oluşturur. Yurt dışında oksit olmayan inorganik seramikler için yaygın bir hazırlama yöntemidir.

Silisyum karbür membranların hazırlanmasında polimer kırma yöntemi, partikül biriktirme yöntemine kıyasla, membranın rahat şekillendirilmesi, kalınlığın kontrol edilebilir olması, basit işlem, daha düşük ısıtma sıcaklığı (yaklaşık 1000 derece) gibi avantajlara sahiptir, ancak hammadde maliyeti nispeten yüksektir.

Kimyasal buhar biriktirme yöntemi

Kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile hazırlanan membran tabakası güçlü kontrol edilebilirliğe, yüksek yoğunluğa ve küçük gözenek boyutuna sahiptir, ancak maliyeti yüksektir, işlem karmaşıktır, akı biraz yetersizdir ve kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile hazırlanan silisyum karbür seramik membranlar şu anda çoğunlukla yarı iletken endüstrisinde ve gaz fazı ayrımında kullanılmaktadır ve diğer yönlerdeki uygulamanın daha fazla geliştirilmesi gerekmektedir.

Yağ-su ayırma

SiC seramik membran ayırma teknolojisi, endüstriyel işleme temizleme yağlı atık suyu, gemi sintinesi yağlı atık suyu, petrol endüstrisindeki yağlı atık su ve katı yakıtlı termal işleme endüstrisi vb. dahil olmak üzere yağ içeren su türlerini içeren yağ-su ayırmada en yaygın şekilde kullanılır. SiC seramik membranların farklı gözenek boyutlarına göre (genellikle 0.01~10μm), tedavi ettiği yağ kirliliği türleri yüzen yağ, emülsifiye yağ ve hatta çözünmüş yağ içerebilir. Petrol ve gaz arama atık suyunu arıtmak için kullanılan mevcut teknolojiyle karşılaştırıldığında, SiC seramik membran ayırma teknolojisi yalnızca genel ayırma sistemini daha kompakt hale getirmekle kalmaz, aynı zamanda kimyasal kullanımını da azaltır.

Su arıtma

SiC seramik ultrafiltrasyon membranları, yüksek yapısal kararlılıkları ve seçicilikleri nedeniyle su kalitesini arıtmak ve sudaki askıda maddeleri, bakterileri ve diğer safsızlıkları ayırmak için de kullanılabilir. Genel olarak, SiC seramik membranların filtrasyon doğruluğu mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyondur. Su arıtma sürecinde, genellikle ikincil veya hatta üçüncül ince arıtma işlemi olarak yapılandırılır ve kanalizasyondaki askıda maddeleri, küçük katı parçacıkları, bakterileri vb. etkili bir şekilde ayırabilir, böylece üretilen suyun su kalitesi ülkemin atık su deşarj standartlarını karşılar. Su arıtmada SiC seramik membran ayırma teknolojisi üzerine araştırmaların daha da derinleştirilmesi ve genişletilebilir uygulama alanlarının da daha fazla araştırılması gerekir.

Gaz tozunun giderilmesi ve arıtılması

Son yıllarda, SiC seramik membranların gaz tozunun giderilmesi ve arıtılmasında uygulama araştırmaları da sürekli olarak ortaya çıkmakta olup, SiC seramik membranların gaz ayırma alanında büyük başarılar elde etmesi beklenmektedir.

Gaz tozu giderme ve arıtma, uzun vadeli bir geliştirme ve yenilik teknolojisi alanıdır. SiC seramik membran ayırma teknolojisi, yeni uygulanabilir teknolojiler eklemiştir ve ilgili araştırmalar, SiC seramik membranların benzersiz gaz tozu giderme ve arıtma yeteneklerini de göstermiştir. Ancak, mevcut araştırma çalışmaları yeterli olmaktan uzaktır ve yüksek sıcaklıktaki gaz ortamlarında Si0 seramik membranların fiziksel ve kimyasal kararlılığı, membranların kirlenmeye ve zayıf temizleme etkilerine karşı hassas olması ve yüksek enerji tüketimi gibi hala keşfedilmesi ve çözülmesi gereken birçok sorun vardır.

Yurt içinde ve yurt dışında çevre korumaya verilen artan ilgiyle birlikte, ülkeler yüksek performanslı filtrasyon ve ayırma teknolojilerine yönelik desteğe yönelik giderek daha acil ihtiyaç duyuyor ve bu da SiC seramik membran ayırma teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanması için fırsatlar yaratıyor. Gelecekte, olgunlaşmamış membran üretimi ve hazırlama teknolojisi ve kusurlu uygulama araştırması gibi sorunları çözmek için hala büyük miktarda kaynak yatırılması gerekecek, böylece SiC seramik membran ayırma teknolojisi gerçekten uygulanabilir ve insanlara fayda sağlayabilir.