أصبحت كيفية تحضير أنابيب غشاء كربيد السيليكون عالية الأداء لعملية التطبيق نقطة ساخنة للبحث في الوقت الحاضر. غشاء كربيد السيليكون عبارة عن هيكل غير متماثل بشكل عام، ويتكون من جسم داعم وطبقة انتقالية وطبقة فصل. تشتمل عملية التحضير بشكل أساسي على تشكيل الخامات (تشكيل الجسم الداعم، وتشكيل الغشاء) والتلبيد، وكلاهما لهما تأثير كبير على أداء تشكيل الغشاء. يمكن لعملية التحضير المناسبة تحسين سلامة الغشاء الخزفي ومنع الشقوق والثقوب الكبيرة والعيوب الأخرى. هناك أربع طرق تحضير رئيسية لطبقة الغشاء:
طريقة السحب بالغمس
تشتمل طريقة الغمس والسحب بشكل أساسي على العمليات التالية: أولاً، يتم تشتيت جزيئات السيراميك أو سلائف البوليمر في الماء أو المذيبات العضوية لتكوين محلول صنع غشاء متجانس ومستقر، وبعد الطلاء، يتم تشكيل غشاء رطب على سطح السطح. هيئة دعم مسامية. يتضمن مبدأ تشكيل الغشاء في هذه الطريقة "الترشيح الشعري" و"تكوين الغشاء". يحدث الترشيح الشعري عندما تتلامس الدعامة المسامية الجافة مع محلول صنع الغشاء. تحت القوة الشعرية، يدخل وسط التشتت إلى جسم الدعم وتبقى الجزيئات الموجودة في محلول صنع الغشاء على سطح جسم الدعم لتشكل غشاء. يحدث تكوين الغشاء أثناء فصل الجسم الداعم ومحلول صنع الغشاء بعد التلامس، ويبقى محلول صنع الغشاء على سطح جسم الدعم تحت تأثير القوة اللزجة لتشكيل غشاء. يتميز أنبوب الغشاء الخزفي بعد التحضير والتحسين بقابلية تكرار عالية ويظهر تأثيرًا ممتازًا في معالجة مياه الصرف الصحي. تعد طريقة الغمس والسحب إحدى طرق تحضير الأغشية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع بسبب تشغيلها البسيط واستهلاكها المنخفض للطاقة.
رسم تخطيطي لتحضير غشاء سيك بطريقة الغمس والسحب
طريقة الرش
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
يعني تحويل الطور أن المعجون الخزفي الذي يحتوي على كمية كبيرة من محلول البوليمر يمكن تغييره من سائل إلى صلب عن طريق الحث الرطب أو الجاف، ويعني الرطب والجاف أن محلول البوليمر يتعرض إلى حمام تكثيف غير مذيب أو جو. أثناء عملية تحويل الطور، يتم الاحتفاظ بمورفولوجيا البوليمر كمسام غشاء خزفي، والتي تنقسم عادةً إلى مسام الأصابع والمسام الإسفنجية، ولها عامل مسامية منخفض نسبيًا، مما يفضي إلى تحضير أغشية سيراميك ذات تدفق أعلى. تتراوح مسامية الغشاء الخزفي التقليدي بين 25.95% و47.64%، وتبلغ مسامية الغشاء الخزفي المحضر بطريقة تحويل الطور أكثر من 70%. ومع ذلك، فإن ضعف الاستقرار الميكانيكي وهشاشة العينات المحضرة بهذه الطريقة يحدان من تطبيقها في الصناعة. تعد طريقة تحويل الطور طريقة فعالة لتحضير غشاء خزفي ببنية مسامية هرمية في خطوة واحدة، والتي لها احتمال تطبيق واسع لتحسين بنية الغشاء الخزفي وزيادة مسامية وتدفق الغشاء الخزفي.
توزيع حجم المسام وصورة SEM لغشاء الألياف المجوفة SIC قبل وبعد تعديل السطح
