새로운 세라믹 멤브레인 소재는 무엇인가요?

세라믹 멤브레인은 고온, 고압 및 내식성으로 인해 여러 까다로운 응용 분야에서 고유한 장점을 보여줍니다. 석유화학, 식품, 의약, 환경, 에너지, 야금 분야에서 가장 빠르게 발전하고 가장 유망한 품종 중 하나가 되었습니다.

알루미나, 지르코니아, 산화티타늄과 같은 전통적인 세라믹 멤브레인 소재는 높은 비용과 적은 종류로 인해 현대 산업에서 더 이상 적용하는 데 한계가 있었습니다. 따라서 새롭고 저렴한 세라믹 멤브레인 소재의 개발은 세라믹 멤브레인 기술의 적용과 대중화에 큰 의미가 있습니다.

현재 새로운 세라믹 멤브레인 재료에 대한 연구는 주로 두 가지 측면에 초점을 맞추고 있습니다. 합성 세라믹 멤브레인 재료: 주로 실리콘 카바이드, 멀라이트, 코디라이트, 그래핀 및 세라믹 섬유; 천연 세라믹 멤브레인 재료: 주로 천연 제올라이트, 플라이 애쉬 및 카올린.

합성 세라믹 멤브레인 재료

* 실리콘 카바이드

실리콘 카바이드는 고강도, 높은 열전도율, 내식성, 내 산화성 및 저렴한 가격의 장점을 가지고 있으며 열악한 조건에서 우수한 열 안정성과 화학적 안정성을 유지할 수 있으므로 세라믹 멤브레인 재료를 개발하기위한 선택 중 하나입니다.

실리콘 카바이드 세라믹 멤브레인의 제조 방법에는 주로 압출 성형 및 유동 덕트 성형이 포함됩니다. 기존의 세라믹 멤브레인 재료에 비해 탄화규소는 소결 온도가 낮고 기계적 강도가 높으며 고온 및 고압 시스템에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

* 멀라이트

멀라이트는 규산알루미늄의 열분해 또는 실리카와 알루미나 사이의 고온 반응으로 제조할 수 있는 Al2O3-SiO2 시스템에서 유일하게 안정적인 이원 결정성 화합물입니다. 내산성, 낮은 열팽창 계수, 높은 융점으로 인해 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 기존의 세라믹 필름 소재에 비해 멀라이트 세라믹 멤브레인은 다공성이 높고 알칼리 저항성이 강합니다.

* 코디라이트

코디에라이트의 이론적 화학 성분은 2MgO-2Al2O3-5SiO2로 육각형 결정계와 6족 고리형 규산염 결정에 속합니다. 열팽창 계수가 낮고 분해 온도가 높을 뿐만 아니라 생산 비용이 낮고 생산량이 많다는 장점으로 인해 세라믹 멤브레인 재료 개발에 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 알루미나 세라믹 멤브레인에 비해 코디라이트 세라믹 멤브레인은 알칼리 내식성이 우수하고 소결 온도가 낮으며 준비 비용이 저렴합니다.

* 세라믹 섬유

세라믹 섬유는 세라믹 소재의 고온 저항성, 우수한 화학적 안정성 및 긴 서비스 수명이라는 고유 한 특성을 가질뿐만 아니라 섬유 소재의 높은 다공성 및 비 표면적이라는 장점도 있습니다.

멤브레인 제조 과정에서 세라믹 섬유는 섬유 모양 특성으로 인해 섬유 사이에 무작위로 쌓여 높은 다공성을 형성하며 전체 다공성은 70 %를 초과 할 수 있습니다. 세라믹 섬유 멤브레인의 총 다공성은 세라믹 입자 멤브레인의 거의 두 배에 달하여 멤브레인 플럭스를 효과적으로 증가시키고 투과성 저항을 감소시켰습니다.

일부 연구자들은 이산화티타늄 나노섬유를 원료로 사용하여 침지 슬러리 방식으로 알루미나 지지체 위에 이중층 TiO2 멤브레인을 제조했습니다. 섬유 층에 솔을 첨가하여 섬유 간의 접착을 촉진함으로써 결함 구멍의 형성을 줄였습니다. 480 ℃의 소결 온도에서 순수한 물 유속이 1000L / m2.h.bar 인 경우, 차단 분자량은 32000이며 멤브레인의 성능은 기존 세라믹 멤브레인보다 훨씬 뛰어납니다.

* 그래핀

"단층 흑연 시트"라고도 알려진 그래핀은 벌집 결정 격자로 둘러싸인 탄소 원자의 고밀도 층을 말합니다. 탄소 원자는 흑연의 단층과 유사한 2차원 구조로 배열되어 있습니다. 그래핀은 현재 발견된 유일한 2차원 자유 상태 원자 결정입니다. 이론상 비표면적이 최대 2600m2/g에 달하고 열전도율과 기계적 특성이 뛰어나 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다.

천연 세라믹 멤브레인 재료

* 제올라이트

천연 제올라이트는 특수한 다공성 구조와 발달된 특정 표면, 표면에 풍부한 수산기를 가지고 있습니다. 천연 제올라이트를 세라믹 분리막으로 가공하면 분리막의 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 세라믹 분리막 제조에 새로운 선택지를 제공할 수 있습니다.

* 플라이 애쉬

플라이 애쉬는 화력발전소의 폐기물 및 부산물로 환경에 심각한 오염을 유발합니다. 플라이 애쉬의 Al2O3 및 SiO2 함량은 8.65 %에 이르며 고온 소결 후 높은 내화성, 낮은 열팽창 계수, 우수한 화학적 안정성 및 멀 라이트의 열 안정성과 같은 우수한 특성을 형성 할 수 있습니다. 따라서 플라이 애쉬는 우수한 성능의 세라믹 멤브레인을 제조하고 재활용을 실현할 수 있습니다.

* 카올린

수화 규산 알루미늄 도자기 점토로도 알려진 카올린(Al2O3-2SiO2-2H2O)은 중요한 비금속 광물 자원으로, 저렴한 가격과 우수한 성능으로 인해 세라믹 분야에서 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다.