¿Cuáles son las aplicaciones de las membranas cerámicas de carburo de silicio?

Membranas cerámicas de carburo de siliciotienen ventajas significativas en los campos del tratamiento del agua y la separación industrial, y sus escenarios de aplicación son de gran alcance. Lo siguiente describe sistemáticamente sus características y aplicaciones técnicas en la purificación de gases de combustión de alta temperatura, la separación del petróleo-agua y la separación de gases en combinación con los últimos resultados de la investigación:

1. Purificación de gases de combustión de alta temperatura

Las membranas cerámicas de carburo de silicio se han convertido en materiales ideales para la purificación de gases de alta temperatura debido a su alta resistencia a la temperatura (hasta 800 ° C), resistencia al choque térmico e inercia química. Eliminan eficientemente partículas como PM2.5 a través de los mecanismos de detección de poros y adsorción de superficie, y se han utilizado ampliamente en el tratamiento de gases de combustión de alta temperatura en las industrias químicas, polisilicones y acero de carbón. Por ejemplo, en el proceso de desulfuración de coque activado en la industria del coque, las membranas de carburo de silicio no solo logran una tasa de retención de partículas de más del 99%, sino que también aumentan el área de superficie específica a través de la tecnología de modificación de poros, los catalizadores de carga para lograr la integración de la catalisis de eliminación de polvo y degradación simultáneamente degradante como el nox, lo que redujo significativamente los costos de operación y mantenimiento de mantenimiento.

2. Separación de petróleo-agua

Las membranas de carburo de silicio funcionan bien en el tratamiento de aguas residuales aceitosas. Sus ventajas principales son:

Alto flujo: la tecnología de regeneración de membrana dinámica hace su flujo de agua 3-4 veces el de las membranas cerámicas tradicionales. Por ejemplo, cuando se trata de agua producida en el campo petrolero, el flujo puede alcanzar 306 l/(m² · h) (diferencia de presión transmembrana 0.5 bar), y la tasa de recuperación del flujo después del lavado de retroceso excede el 95%.

Fuerte hidrofilia: el ángulo de contacto con agua es de solo 0.3 °, y las gotas de aceite (incluido el aceite emulsionado) se interceptan efectivamente a través de la repulsión electrostática, y la eficiencia de separación del agua del aceite alcanza el 93.3%.

Resistencia a la corrosión: puede resistir el entorno PH 0-14, adecuado para un tratamiento de aguas residuales ácido/alcalino fuerte, como petroquímica, impresión y teñido, y la vida de la membrana es de más de 10 años.

Los casos típicos muestran que cuando el biorreactor de membrana de carburo de silicio (MBR) se usa para el tratamiento de aguas residuales aceitosas, la turbidez de efluentes es <1 ntu, la tasa de eliminación de bacalao aumenta en un 30%, y el consumo de energía se reduce en un 40% en comparación con las membranas de los polímeros.

3. Separación de gas

Membranas de carburo de silicioTener características de aplicación selectiva en el campo de la separación de gas:

Recuperación de hidrógeno: las membranas de la estructura asimétrica logran un coeficiente de separación H₂/CH₄ de más de 50 a través del efecto de tamizado molecular, que es adecuado para la extracción de hidrógeno del gas de cola en las refinerías, y el consumo de energía se reduce en un 60% en comparación con el proceso tradicional de PSA.

Separación de gas-sólido: los filtros de membrana de carburo de silicio de panal pueden procesar simultáneamente la alta temperatura (<600 ℃) de humo y gases ácidos (como SO₂), con una eficiencia de eliminación de polvo de> 99.9%, y se han comercializado en plantas de energía a carbón.

Limitaciones técnicas: en la actualidad, el tamaño de poro de las densas membranas de carburo de silicio se concentra principalmente en el nivel de microfiltración (40 nm-10 μm), y la eficiencia de separación de gases moleculares pequeños como CO₂/N₂ es limitada. Es necesario preparar una capa de separación subnanómetro por CVD para expandir la aplicación.

4. Tendencias de desarrollo tecnológico

La innovación en la tecnología de preparación es la dirección clave:

Bajo costo: el método de apilamiento de partículas combinado con ayudas de sinterización de baja temperatura (como aluminosilicatos) puede reducir la temperatura de sinterización de 1600 ° C a 1000 ° C, y la porosidad se puede ajustar al 35%-42%, teniendo en cuenta el rendimiento y el costo.

Multifuncionalidad: la membrana está dotada de propiedades fotocatalíticas y antibacterianas a través del injerto de superficie (como el recubrimiento de SiO₂) o el dopaje (como el tio₂) para lograr la degradación sinérgica de los contaminantes.

En resumen, las membranas cerámicas de carburo de silicio, con su extrema adaptabilidad ambiental y diseño modular, están impulsando el tratamiento del agua y las tecnologías de separación industrial hacia una alta eficiencia y bajo carbono, y tienen un gran potencial en el campo de los procesos de emisión cero y la recuperación de recursos en el futuro.

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