Nhìn lại sự phát triển của ngành trong thế kỷ qua, sự phát triển của vật liệu màng gốm chưa bao giờ là một chiêu trò công nghệ mà là kết quả tất yếu của những tiến bộ liên tiếp. Bài viết này theo dõi lịch sử phát triển hoàn chỉnh của màng gốm, mổ xẻ logic cơ bản từ việc khám phá nhiều vật liệu, phổ biến alumina, triển khai sản xuất trong nước và lặp lại cacbua silic, từ đó hiểu được các xu hướng chính trong ngành công nghiệp màng vô cơ.
I. Nguồn gốc từ ngành quân sự: Cuộc thám hiểm đầu tiên ra đời từ “Sự phân ly đặc biệt” (thập niên 1940)
Màng gốm không được phát triển để xử lý nước mà để phục vụ cho việc tách các đồng vị trong ngành công nghiệp hạt nhân. Vào thời điểm đó, ngành công nghiệp rất cần một chất mang ổn định về mặt vật lý và hóa học, không phản ứng với môi trường, có kích thước lỗ cực nhỏ, cấu trúc ổn định và có thể hoạt động lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt. Màng gốm vừa đáp ứng được yêu cầu này.
Hình ảnh:UF₆ (uranium hexafluoride)
Các màng gốm được phát triển ở giai đoạn này chỉ đơn thuần là những vật liệu đặc biệt được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Việc kiểm soát kích thước lỗ rỗng của chúng rất thô và độ chính xác phân tách thấp, khiến chúng hoàn toàn không phù hợp để xử lý nước lỏng công nghiệp. Tuy nhiên, họ đã đặt nền móng cho đặc điểm cốt lõi là “độ ổn định và khả năng chống ăn mòn” trong các công nghệ màng gốm tiếp theo.
II. Sự xuất hiện của màng gốm alumina: giải bài toán “từ 0 đến 1” trong xử lý nước công nghiệp (thập niên 1960-1990)
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp toàn cầu, nhu cầu làm rõ chất lỏng và tách vật liệu trong ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống và hóa chất cơ bản đã bùng nổ. Giấy lọc và tấm và khung truyền thống không đủ chính xác và dễ bị ô nhiễm. Ngành công nghiệp đang rất cần một loại vật liệu lọc vô cơ có thể tái sử dụng và giặt được, và màng siêu lọc gốm đã ra đời để đáp ứng nhu cầu này.
Sau khi so sánh với các vật liệu vô cơ khác nhau, alumina đã trở thành lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp dân dụng. Mặc dù nó không phải là vật liệu vô cơ-có hiệu suất cao nhất nhưng nó có lợi thế đáng kể trong sản xuất hàng loạt: trữ lượng bauxite dồi dào, chi phí nguyên liệu thấp, công nghệ thiêu kết ở nhiệt độ-thấp hoàn thiện, mức độ tiêu chuẩn hóa cao của thành phẩm, tính chất hóa lý cân bằng trong điều kiện vận hành bình thường cũng như chi phí sản xuất và bảo trì có thể kiểm soát được trong toàn bộ vòng đời. Đây là vật liệu màng vô cơ phù hợp để triển khai trên toàn cầu-quy mô lớn.
Màng gốm Alumina đã giải quyết thành công các yêu cầu cơ bản về "sự ổn định và khả năng tái sử dụng" trong lọc công nghiệp, trở thành màng gốm đầu tiên đạt được ứng dụng công nghiệp thực sự.
III. Nội địa hóa công nghiệp: Màng gốm Alumina trong nước đạt được khả năng sản xuất hàng loạt độc lập (Đầu thế kỷ 21)
Vào đầu thế kỷ 21, nhu cầu lọc công nghiệp trong nước tăng cao. Tuy nhiên, màng gốm alumina hoàn toàn bị các nhà cung cấp nước ngoài độc quyền, dẫn đến chi phí cao và dịch vụ hậu mãi bị trì hoãn. Vì vậy, việc thay thế màng vô cơ trong nước trở thành một điều cần thiết cho ngành công nghiệp. Các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước đã hợp tác để đạt được sản xuất hàng loạt độc lập màng gốm alumina sản xuất trong nước. Sản xuất trong nước giảm đáng kể chi phí ứng dụng và lấp đầy những khoảng trống trong chuỗi công nghiệp địa phương.
Tầm quan trọng của màng nhôm sản xuất trong nước:
l Điều này làm giảm đáng kể chi phí ứng dụng màng gốm trong các tình huống xử lý nước thông thường, khiến màng vô cơ có giá cả phải chăng hơn cho nhiều công ty hơn.
l Điều này đã thúc đẩy sự trưởng thành của chuỗi công nghiệp màng gốm trong nước và tích lũy nền tảng công nghệ cho việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu{{0} cao cấp sau này.
Hình ảnh: Màng gốm Alumina
Tuy nhiên, những thiếu sót về hiệu suất cốt lõi của nó vẫn chưa được khắc phục. Vẫn khó có thể vận hành ổn định trong thời gian dài khi đối mặt với điều kiện liên kết bazơ axit,-muối cao, nhiệt độ cao và axit mạnh trong các ngành công nghiệp như năng lượng mới và công nghiệp hóa chất hồ muối. Thị trường-cao cấp vẫn bị chiếm lĩnh bởi các vật liệu màng đặc biệt ở nước ngoài.
IV. Đột phá của màng gốm silic cacbua: Giải pháp phù hợp với "Điều kiện làm việc khắc nghiệt" (Trong thập kỷ qua)
Trong khoảng một thập kỷ qua, pin lithium, khai thác lithium từ hồ muối và các ngành công nghiệp bán dẫn đã xuất hiện, tạo ra nước thải với năm điều kiện khắc nghiệt: độ mặn cao, nhiệt độ cao, axit và kiềm mạnh, chất hữu cơ cao và các hạt rắn cao. Alumina ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường, nhưng dòng của nó phân hủy nhanh chóng trong những điều kiện khắc nghiệt, khiến nó không phù hợp với nhu cầu sản xuất liên tục có thời gian ngừng hoạt động-thấp của doanh nghiệp, làm nổi bật sự thiếu hụt màng vô cơ chuyên dụng-cao cấp.
Dựa trên các yêu cầu nghiêm ngặt về điều kiện vận hành-cao cấp và thông qua những đột phá trong ngành về công nghệ thiêu kết ở nhiệt độ-cao, màng gốm silicon cacbua đã được phát triển. Chúng kế thừa đầy đủ những ưu điểm cốt lõi của màng vô cơ như tuổi thọ cao, độ tin cậy cao, khả năng giữ lại chất hữu cơ lơ lửng và khả năng làm sạch nhiều lần. Với cấu trúc lỗ tinh thể vượt trội, chúng phù hợp với nhiều chất lượng nước khắc nghiệt và phức tạp khác nhau, giải quyết những thiếu sót của màng alumina trong điều kiện vận hành.
V. Xu hướng ngành trong tương lai: Được thúc đẩy bởi cả chính sách và sự tuân thủ, màng gốm vô cơ sẵn sàng trở thành xu hướng chủ đạo dài hạn-.
Màng siêu lọc thông thường cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về khả năng giữ lại các chất ô nhiễm và việc lựa chọn chủ yếu dựa trên chi phí và thói quen bảo trì; tuy nhiên, xu hướng dài hạn của ngành được xác định bởi cả chính sách công nghiệp quốc gia và việc tuân thủ PFAS toàn cầu.
Các chính sách công nghiệp quốc gia đang trao quyền cho ngành:-màng gốm hiệu suất cao được đưa vào danh mục thiết bị khuyến khích bảo vệ môi trường và vật liệu mới quan trọng quốc gia. Hai loại màng gốm được đưa vào danh sách ưu tiên mua sắm các vật liệu mới quan trọng; các dự án nâng cấp công nghệ màng gốm không phát thải-nhận được khoản trợ cấp lên tới 30 triệu nhân dân tệ cho mỗi dự án; dự án đặc biệt Kế hoạch 5 năm-lần thứ 14 tiếp tục hỗ trợ nghiên cứu và phát triển vật liệu màng sinh hoạt. Cùng với việc phát triển-carbon kép, tái sử dụng tài nguyên nước và nâng cấp bảo vệ môi trường, tiêu chí lựa chọn của ngành đã chuyển từ "có thể sử dụng được" sang "bền bỉ và-bảo trì ít", với hướng dẫn quốc gia rõ ràng: màng gốm được ưu tiên sử dụng để xử lý nước phức tạp và việc nội địa hóa các vật liệu màng-cao cấp đang được thúc đẩy.
Tuân thủ PFAS:Với các quy định PFAS được thực hiện ở Châu Âu và Hoa Kỳ, các biện pháp kiểm soát trong nước đang dần được thắt chặt. Sản xuất màng hữu cơ thương mại thường liên quan đến việc bổ sung các chất phụ gia fluoride, gây ra nguy cơ ô nhiễm PFAS trong toàn bộ vòng đời của nó. Các công ty hàng đầu đã dần dần loại bỏ các vật liệu lọc hữu cơ chứa fluoride.
Màng gốm vô cơ được sản xuất không có flo, có đặc tính ổn định, không có rủi ro tuân thủ PFAS, có tuổi thọ gấp 3-5 lần so với màng hữu cơ và tạo ra ít chất thải rắn hơn. Chúng đáp ứng các yêu cầu sản xuất xanh và sẽ trở thành lựa chọn chủ đạo cho quá trình lọc từ trung cấp-đến{4}}cao cấp trong trung và dài hạn.
Giới thiệu công ty - JMFILTEC tập trung vào nghiên cứu và phát triển màng gốm cacbua silic
Chiết Giang Jianmo Technology Co., Ltd. cam kết phát triển các vật liệu màng silicon cacbua bền và chắc chắn nhất. Nhóm sáng lập đã bắt đầu công việc R&D liên quan đến vật liệu màng cacbua silic vào năm 2011 và hiện đã được cấp 8 bằng sáng chế, áp dụng cho gần 50 bằng sáng chế và 6 bằng sáng chế PCT.
Là một doanh nghiệp-công nghệ cao quốc gia và một doanh nghiệp "chuyên biệt, tinh tế và đổi mới" ở tỉnh Chiết Giang, JMFILTEC luôn tuân thủ triết lý phát triển "lấy khách hàng làm trung tâm và công nghệ{2}}được định hướng", nỗ lực tạo ra các sản phẩm màng cacbua silic đẳng cấp thế giới. Hiện tại, các sản phẩm của công ty bao gồm màng hình ống, màng -dẹt, màng cột và các thiết bị dẫn xuất khác, được sử dụng rộng rãi trong lọc nước uống, xử lý nước tái chế, khử muối trong nước biển, tách quy trình hóa học, sản xuất muối và clo-kiềm, xử lý nước mỏ, vi điện tử bán dẫn, loại bỏ tạp chất thực phẩm và dược phẩm, chiết lithium từ hồ muối, sản xuất cực âm và cực dương năng lượng mới, tái chế chất thải quang điện và khai thác khí đá phiến dầu, cùng nhiều sản phẩm khác các lĩnh vực khác. Với những ưu điểm cốt lõi là khả năng chống ăn mòn mạnh mẽ, thông lượng cao, tuổi thọ dài và dễ dàng vệ sinh, nó đã nhận được sự công nhận từ khách hàng và thị trường, khiến nó có tính cạnh tranh cao trên thị trường quốc tế.
Bạn đã bao giờ gặp phải tình huống tại-công trường"màng hữu cơ không thể chịu được tải trọng và màng alumina không đủ ổn định" chưa? Bạn có câu hỏi nào khác liên quan đến ứng dụng, bảo trì và so sánh chi phí của màng cacbua silic? Hãy liên hệ với chúng tôi.
Nếu vấn đề này nhận được phản hồi tích cực, chúng tôi sẽ sử dụng nó làm điểm khởi đầu để khởi động cột "Kiến thức chung về Vật liệu Màng", với các bài viết tiếp theo cung cấp giải thích chi tiết.