Cómo preparar tubos de membrana de carburo de silicio de alto rendimiento para el proceso de aplicación se ha convertido en un tema de investigación en la actualidad. La membrana de carburo de silicio tiene una estructura generalmente asimétrica, que se compone de un cuerpo de soporte, una capa de transición y una capa de separación. El proceso de preparación incluye principalmente la formación de palanquillas (formación de cuerpos de soporte, formación de membranas) y sinterización, los cuales tienen un gran impacto en el rendimiento de formación de membranas. Un proceso de preparación adecuado puede mejorar la integridad de la membrana cerámica y prevenir grietas, grandes agujeros y otros defectos. Existen cuatro métodos principales de preparación de la capa de membrana:
Método de extracción por inmersión
El método de inmersión y extracción incluye principalmente los siguientes procesos: en primer lugar, las partículas cerámicas o precursores de polímeros se dispersan en agua o disolvente orgánico para formar una solución de formación de membrana homogénea y estable y, después del recubrimiento, se forma una membrana húmeda en la superficie de la membrana. cuerpo de soporte poroso. El principio de formación de membrana de este método incluye "filtración capilar" y "formación de membrana". La filtración capilar ocurre cuando el soporte poroso seco está en contacto con la solución formadora de membranas. Bajo la fuerza capilar, el medio de dispersión ingresa al cuerpo de soporte y las partículas en la solución formadora de membranas permanecen en la superficie del cuerpo de soporte para formar una membrana. La formación de membrana se produce durante la separación del cuerpo de soporte y la solución formadora de membrana después del contacto, y la solución formadora de membrana permanece en la superficie del cuerpo de soporte bajo la acción de una fuerza viscosa para formar una membrana. El tubo de membrana cerámica después de la preparación y optimización tiene una alta repetibilidad y muestra un efecto excelente en el tratamiento de aguas residuales. El método de inmersión y extracción es uno de los métodos de preparación de membranas más utilizados debido a su funcionamiento sencillo y bajo consumo de energía.
Diagrama de pasos de la preparación de la membrana sic mediante el método de inmersión y extracción.
Método de pulverización
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
La conversión de fase significa que la pasta cerámica que contiene una gran cantidad de solución polimérica se puede cambiar de líquida a sólida mediante inducción húmeda o seca; húmeda y seca significa que la solución polimérica se expone a una atmósfera o baño de condensación sin solvente. Durante el proceso de transformación de fase, la morfología del polímero se conserva como poros de membrana cerámica, que generalmente se dividen en poros de dedos y poros esponjosos, y tienen un factor de porosidad relativamente bajo, lo que favorece la preparación de membranas cerámicas de mayor flujo. La porosidad de la membrana cerámica tradicional está entre 25,95% y 47,64%, y la porosidad de la membrana cerámica preparada por el método de transformación de fases es superior al 70%. Sin embargo, la escasa estabilidad mecánica y la fragilidad de las muestras preparadas mediante este método limitan su aplicación en la industria. El método de transformación de fases es una forma eficaz de preparar membranas cerámicas con estructura porosa jerárquica en un solo paso, que tiene una amplia perspectiva de aplicación para optimizar la estructura de la membrana cerámica y aumentar la porosidad y el flujo de la membrana cerámica.
Distribución del tamaño de poro e imagen SEM de la membrana de fibra hueca SIC antes y después de la modificación de la superficie
