相较于传统聚合物分离膜材料,陶瓷膜具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱;机械强度大,可反向冲洗;抗微生物能力强;耐高温;孔径分布窄、分离等优点,在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用,其市场销售额以30%的年增长率发展着。陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难等。
对新型陶瓷膜材料的研究,目前主要集中在2方面。人工合成陶瓷膜材料:主要有碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯和陶瓷纤维等。天然陶瓷膜材料:主要有天然沸石、粉煤灰、高岭土和凹凸棒土等。人工合成陶瓷膜材料:
碳化硅具有强度高、导热率高、耐腐蚀和防氧化等优点,在苛刻的条件下可以保持良好的热稳定性和化学稳定性,并且价格低廉,是开发陶瓷膜材料的选择之一。SiC陶瓷膜制备方法主要有挤出成型法和流延成型法。
挤出成型法是以SiC为骨料,制成管状碳化硅支撑体,平均孔径为2.43μm,孔隙率为43.4%,气体通量达到788.2m3/m2.h.bar,抗弯强度达到22.8MPa。
流延成型工艺制备复合碳化硅陶瓷过滤膜,在1300℃烧结下制备出结构均匀、表面平整、孔径范围在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。
膜浓缩分离系统利用膜孔径与***化学成分分子量的匹配,对***的物质进行集群筛选,实现***产品的提取与分离。与传统水提醇沉工艺相比,具有无相变、目标物基本100%截留、用水量减少2/3以上、工艺简单、操作方便等独特优势。目前已广泛应用于葛根、金银花、丹参、黄芪、***、红景天等提取工业。***提取液或提取物仍然是混合物,需进一步除去杂质,分离并进行精制。具体的方法随各***的性质不同而异,以后将通过实例加以叙述,此处只作一般原则性的讨论。
与传统技术相比,陶瓷膜技术的工艺流程大大缩短,设备相比较而言也大幅度减少,从而使该技术项目的占地和建筑面积大大减少。由于有机聚合物膜(凯膜或颇尔膜过滤)抗氢氧化镁及有机物污染的性能差,需要对过滤盐水采用浮上澄清桶进行预处理。而陶瓷膜过滤技术减少了加压溶气、浮上澄清的工艺及设备,也不需要加人三氯化铁等腐蚀性化学药剂,从而减少了对设备和管道的腐蚀危害。
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