Persiapan Dan Aplikasi Membran SiC

Teknologi penyiapan membran keramik silikon karbida yang ada meliputi: metode penumpukan partikel, metode reduksi termal karbon, metode perengkahan polimer, dan metode deposisi uap kimia.

Metode penumpukan partikel

Metode penumpukan partikel merupakan metode sintering partikel padat. Metode ini berasal dari metode persiapan keramik berpori dan merupakan metode persiapan membran keramik yang umum. Partikel kecil didoping dalam partikel besar. Karakteristik partikel kecil yang mudah disinter digunakan untuk menaikkan suhu guna membentuk sambungan antara partikel besar. Situasi yang ideal adalah leher partikel besar terikat, meninggalkan sejumlah besar lubang tembus, sambil mempertahankan sifat mekanis yang baik.

Saat menggunakan metode penumpukan partikel untuk membuat membran silikon karbida, metode pencelupan bubur sering digunakan untuk menghasilkan lapisan membran melalui aksi kapiler. Setelah menyiapkan bubur suspensi yang stabil, bubur tersebut dikontakkan dengan permukaan badan penyangga, media mengalir ke badan penyangga, dan bahan baku yang tersebar dalam media dikonsentrasikan dan diakumulasikan pada permukaan badan penyangga untuk membentuk lapisan partikel, yang kemudian dikeringkan dan dibakar untuk membentuk produk jadi. Karena metode ini mudah dioperasikan dan memerlukan peralatan yang rendah, metode ini sering digunakan dalam produksi membran keramik silikon karbida komersial.

Metode sintering reaksi reduksi termal karbon

Sintering reaksi reduksi termal karbon terutama menggunakan sumber silikon dan karbon dalam jumlah yang tepat sebagai bahan baku untuk dicampur secara merata, melapisinya secara merata pada penyangga, dan kemudian melakukan reaksi reduksi termal karbon di bawah atmosfer argon atau perlindungan lingkungan vakum.

Sumber karbon dan sumber silikon yang digunakan dalam pembuatan membran keramik silikon karbida melalui sintering reaksi reduksi termal karbon sebagian besar bersifat organik, dan metode sol-gel sering kali diperlukan untuk membentuk film. Akan tetapi, metode sol-gel memiliki kesulitan berupa kondisi pembentukan film yang keras, mudah terjadi cacat, dan hasil yang rendah dalam pembuatan membran silikon karbida, sehingga hanya ada sedikit aplikasi spesifik.

Sintering reaksi reduksi termal karbon memiliki berbagai bahan baku dan suhu reaksi rendah. Jika kondisi yang keras dan hasil yang rendah dalam tahap pembentukan lapisan film dapat diatasi, maka berpotensi untuk bersaing dengan metode akumulasi partikel dalam produksi industri membran keramik silikon karbida.

Metode perengkahan polimer

Metode pemecahan polimer menggunakan prekursor keramik untuk melarutkan atau melelehkannya dan melapisinya pada penyangga, lalu memecahnya pada suhu tinggi untuk membentuk keramik anorganik. Ini adalah metode persiapan umum untuk keramik anorganik non-oksida di luar negeri.

Metode perengkahan polimer untuk menyiapkan membran silikon karbida memiliki kelebihan berupa pembentukan membran yang nyaman, ketebalan yang dapat dikontrol, proses yang sederhana, suhu pemanasan yang lebih rendah (sekitar 1000 derajat) dibandingkan dengan metode akumulasi partikel, tetapi biaya bahan bakunya relatif tinggi.

Metode deposisi uap kimia

Lapisan membran yang dibuat dengan metode deposisi uap kimia mempunyai pengendalian yang kuat, kepadatan tinggi, dan ukuran pori kecil, namun biayanya tinggi, prosesnya rumit, fluksnya sedikit tidak mencukupi, dan membran keramik silikon karbida yang dibuat dengan metode deposisi uap kimia saat ini sebagian besar digunakan dalam industri semikonduktor dan pemisahan fasa gas, dan aplikasi di arah lain perlu dikembangkan lebih lanjut.

Pemisahan minyak-air

Teknologi pemisahan membran keramik SiC paling banyak digunakan dalam pemisahan minyak-air, yang melibatkan jenis air yang mengandung minyak termasuk air limbah berminyak untuk pembersihan pengolahan industri, air limbah berminyak dari lambung kapal, air limbah berminyak dalam industri perminyakan dan industri pengolahan termal bahan bakar padat, dll. Menurut berbagai ukuran pori membran keramik SiC (umumnya 0.01~10μm), jenis polusi minyak yang ditanganinya dapat mencakup minyak terapung, minyak teremulsi, dan bahkan minyak terlarut. Dibandingkan dengan teknologi saat ini yang digunakan untuk menangani air limbah eksplorasi minyak dan gas, teknologi pemisahan membran keramik SiC tidak hanya membuat sistem pemisahan secara keseluruhan lebih padat, tetapi juga mengurangi penggunaan bahan kimia.

Pemurnian air

Membran ultrafiltrasi keramik SiC juga dapat digunakan untuk memurnikan kualitas air dan memisahkan zat tersuspensi, bakteri, dan kotoran lain dalam air karena stabilitas struktural dan selektivitasnya yang tinggi. Secara umum, akurasi filtrasi membran keramik SiC adalah mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi. Dalam proses pengolahan air, umumnya dikonfigurasikan sebagai proses pengolahan halus sekunder atau bahkan tersier, yang secara efektif dapat memisahkan zat tersuspensi, partikel padat kecil, bakteri, dll. dalam limbah, sehingga kualitas air dari air yang dihasilkan memenuhi standar pembuangan air limbah negara saya. Penelitian tentang teknologi pemisahan membran keramik SiC dalam pemurnian air perlu lebih diperdalam, dan area aplikasi yang dapat diperluas juga perlu dieksplorasi lebih lanjut.

Penghapusan dan pemurnian debu gas

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian aplikasi membran keramik SiC dalam penghilangan dan pemurnian debu gas juga terus muncul, dan membran keramik SiC diharapkan dapat membuat prestasi besar di bidang pemisahan gas.

Penghapusan dan pemurnian debu gas merupakan bidang teknologi pengembangan dan inovasi jangka panjang. Teknologi pemisahan membran keramik SiC telah menambahkan teknologi baru yang dapat diaplikasikan, dan penelitian terkait juga telah menunjukkan kemampuan penghapusan dan pemurnian debu gas yang unik dari membran keramik SiC. Namun, pekerjaan penelitian saat ini masih jauh dari cukup, dan masih banyak masalah yang perlu dieksplorasi dan dipecahkan, seperti stabilitas fisik dan kimia membran keramik Si0 di lingkungan gas bersuhu tinggi, membran rentan terhadap kontaminasi dan efek pembersihan yang buruk, serta konsumsi energi yang tinggi.

Dengan semakin meningkatnya perhatian terhadap perlindungan lingkungan di dalam dan luar negeri, negara-negara semakin membutuhkan dukungan untuk teknologi penyaringan dan pemisahan berkinerja tinggi, yang menciptakan peluang untuk pengembangan dan penerapan teknologi pemisahan membran keramik SiC. Di masa mendatang, sejumlah besar sumber daya masih perlu diinvestasikan untuk memecahkan masalah seperti teknologi produksi dan persiapan membran yang belum matang dan penelitian aplikasi yang tidak sempurna, sehingga teknologi pemisahan membran keramik SiC benar-benar dapat diterapkan dan bermanfaat bagi masyarakat.