Produkteinführung
Die SiC-Säulenmembran besteht aus 13 sechseckigen röhrenförmigen Membranprodukten, wodurch die hydraulische Verteilung des Strömungskanals während der Wasserproduktion und Rückspülung gleichmäßiger wird. Der Rückspüleffekt ist hervorragend. Diese Technologie ist mit herkömmlichen organischen Membran-UF-Systemen kompatibel und bietet eine effizientere und zuverlässigere Methode zur Wasseraufbereitung.
Der Siliziumkarbid-Keramikkern weist gegenüber anderen in der Wasseraufbereitung verwendeten Materialien mehrere Vorteile auf. Es weist beispielsweise eine bessere Hydrophilie, eine höhere Porosität und eine hervorragende Reinigungsrückgewinnung auf. Die Struktur der Keramikmembran erhöht die aktive Membranfläche pro Volumeneinheit des Systems erheblich. Dieses Produkt ist hocheffizient bei der Entfernung von Verunreinigungen aus dem Wasser, einschließlich Bakterien, Viren und anderen Verunreinigungen.
Insbesondere die hohe Porosität der Keramikmembran erhöht die Effizienz der Wasseraufbereitung. Es lässt Wasser schneller durch die Membranporen dringen und verringert die Häufigkeit von Membranverschmutzungen. Das einzigartige Strukturdesign des SiC-Keramikkerns sorgt dafür, dass die hydraulische Verteilung des Strömungskanals jedes röhrenförmigen Membranprodukts während der Wasserproduktion und Rückspülung gleichmäßiger ist. Diese Funktion ermöglicht eine stabilere Wasserproduktion und verringert die Wahrscheinlichkeit von Verstopfungen und Verschmutzungen.
Einer der bedeutendsten Vorteile der SiC-Säulenmembran ist ihre Kompatibilität mit herkömmlichen UF-Systemen mit organischen Membranen. Diese Kompatibilität ermöglicht eine einfache Integration der neuen Technologie in bestehende Wasseraufbereitungssysteme, wodurch Upgrades einfach und erschwinglich werden. Der Siliziumkarbid-Keramikkern ermöglicht außerdem eine höhere Packungsdichte als andere Technologien, sodass weniger Platz benötigt wird, was in Bereichen mit begrenztem Platz ein wichtiger Aspekt ist.
Dieses Produkt bietet mehrere Vorteile, darunter höhere Effizienz, bessere Wasserqualität und einfache Integration in bestehende Systeme. Die Technologie hat sich in Tests und realen Anwendungen als zuverlässig erwiesen und erfreut sich in der Wasseraufbereitungsbranche zunehmender Beliebtheit.
Neben seiner überragenden Leistung ist es auch umweltfreundlich. Es ist nicht auf schädliche Chemikalien angewiesen und erzeugt keine gefährlichen Nebenprodukte, was es zu einer idealen Lösung für eine nachhaltige Wasseraufbereitung macht.
Vorteile des Ersatzes organischer Membranen durch Siliziumkarbidmembranen
Hohe Temperaturbeständigkeit
Stabilität: Die Siliziumkarbidmembran weist eine extrem hohe Hochtemperaturbeständigkeit auf und kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen stabile physikalische und chemische Eigenschaften beibehalten. Im Gegensatz dazu kann es bei organischen Membranen bei hohen Temperaturen zu Leistungseinbußen oder Schäden kommen.
Anwendungserweiterung: Dadurch haben Siliziumkarbidmembranen ein größeres Anwendungspotenzial in Industriebereichen, die eine Hochtemperaturverarbeitung erfordern, wie z. B. Glasherstellung, Wärmebehandlung usw.
Korrosionsbeständigkeit
Breite Anwendbarkeit: Siliziumkarbidmembranen weisen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl chemischer Substanzen auf und können in korrosiven Umgebungen lange Zeit stabil arbeiten. Die organische Membran kann in korrosiven Medien wie starken Säuren und starken Laugen beschädigt werden.
Reduzierte Wartungskosten: Diese Funktion reduziert die Häufigkeit von Austausch- und Wartungsarbeiten aufgrund von Korrosion und senkt so die langfristigen Betriebskosten.
Hoher Durchsatz
Verbesserung der Behandlungseffizienz: Der Fluss von Siliziumkarbid-Membranen kann mehr als fünfmal so hoch sein wie der von herkömmlichen organischen Membranmaterialien, was bedeutet, dass Siliziumkarbid-Membranen unter den gleichen Bedingungen Aufgaben wie die Wasseraufbereitung schneller erledigen und die Behandlungseffizienz verbessern können.
Energieeinsparung und Emissionsreduzierung: Die Hochdurchsatzeigenschaften tragen dazu bei, die Verarbeitungszeit und den Energieverbrauch zu reduzieren, was den Anforderungen der modernen Industrie an Energieeinsparung und Emissionsreduzierung entspricht.
Robust und langlebig
Lange Lebensdauer: Das Siliziumkarbid-Membranmaterial ist stark und langlebig, hat eine lange Lebensdauer und kann lebenslang ausgetauscht werden. Im Gegensatz dazu müssen organische Membranen möglicherweise regelmäßig ausgetauscht werden, was die Wartungskosten erhöht.
Reduzierter Wartungsaufwand: Aufgrund der langen Lebensdauer und geringen Wartungskosten sind Siliziumkarbidmembranen ideal für den Langzeiteinsatz.
Reduzierte Betriebskosten
Umfassende Vorteile: Da die Siliziumkarbidmembran die Eigenschaften einer hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, eines hohen Durchsatzes und einer soliden Haltbarkeit aufweist, können zusätzliche Kosten, die durch Geräteschäden, Wartung und Austausch während des Betriebs entstehen, erheblich reduziert werden.
Wirtschaftlichkeit: Obwohl die Anfangsinvestition für Siliziumkarbid-Membranen höher sein kann, sind ihre Gesamtbetriebskosten auf lange Sicht viel niedriger als die von organischen Membranen.
Breites Anwendungsspektrum
Wasseraufbereitung: Es bietet enorme Vorteile und Anwendungsaussichten bei wichtigen Sicherheitsproblemen in der Wasserumwelt, wie z. B. der Trinkwassersicherheit, schwierigen Industrieabwässern und städtischen schwarzen und stinkenden Gewässern.
Industrielle Fertigung: Es hat auch wichtige Anwendungen in der Glasherstellung, der Herstellung von optischem Glas und anderen Bereichen, wie z. B. der Verbesserung der mechanischen Kratzfestigkeit, der Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und der Optik
Eigenschaften von Glas.
Branchennachrichten
Das Shanghai Institute of Advanced Studies der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat Fortschritte bei der Erforschung der ultraschnellen Meerwasserentsalzung mithilfe neuer Membranmaterialien erzielt
Das Team für Nanoporentrennung und Energieumwandlung des Shanghai Advanced Research Institute (SAISI) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat wichtige Fortschritte bei der Erforschung der ultraschnellen Meerwasserentsalzung von konjugierten Gerüstkristallmembranen erzielt. Die entsprechenden Ergebnisse wurden im Journal of the American Chemical Society unter dem Titel „Alkadiyne-pyrene conjugated Frameworks with surface exclusion effect for ultrafast seawater desalination“ veröffentlicht und als Cover ausgewählt.
Der Erstautor des Papiers ist Gong Dian, ein Doktorand des Shanghai Advanced Research Institute, und Professor Wen Binghai von der Guangxi Normal University. Der korrespondierende Autor ist der Forscher Zeng Gaofeng, und die mitkorrespondierenden Autoren sind der außerordentliche Professor Zhu Zhigao von der Nanjing University of Science and Technology und der assoziierte Forscher Liu Xing von der Shanghai University. Diese Forschungsarbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China, der Shanghai Science and Technology Commission und anderen Projekten finanziert, und die fortgeschrittene Charakterisierung wurde durch die B14W1-Beamline der Shanghai Light Source unterstützt.
Der durch Temperaturgradienten gesteuerte Membrandestillationsprozess für Meerwasser (Salzwasser) bietet die Vorteile einer hohen Entsalzungsrate, der Anpassungsfähigkeit an konzentrierte Sole und einer extrem hohen Frischwasserrückgewinnungsrate. In Kombination mit minderwertiger Energie/erneuerbarer Energieversorgung ist die Membrandestillation auch ein umweltfreundlicher und nachhaltiger Meerwasserentsalzungsprozess.
Allerdings leiden gängige Membranmaterialien unter einem geringen Wasserdurchfluss, was die Effizienz der Frischwasserproduktion und der großtechnischen Anwendung erheblich einschränkt.
Daher wird die High-Flux-Membrantechnologie zur Meerwasserentsalzung als eine der „weltverändernden Trenntechnologien“ gefeiert.
Um eine hohe Entsalzungsrate zu erreichen und den Wasserfluss deutlich zu verbessern, ist die Erforschung neuer Membranmaterialien und Membranstrukturen erforderlich.
In früheren Studien verwendete das Team zunächst ein Material mit einer Gerüststruktur aus konjugiertem Kohlenstoff, Graphin, um durch milde Solvothermie in situ eine Verbundmembran herzustellen, und erreichte erfolgreich eine Steigerung des Wasserflusses um eine Größenordnung bei der Meerwasserentsalzung durch Membrandestillation (Nature Water, 2023, 1, 800-807).
Die glatte Oberfläche der Graphyn-Gerüststruktur sorgt für Antibenetzung und eine ultrahohe Entsalzungsrate, und die vertikale Porenkonfiguration mit Nanowänden sorgt für einen ultraschnellen Wasserdampf-Massentransferkanal.
Diin-konjugierte Kohlenstoffgerüstmaterialien weisen abhängig von den verschiedenen Zentralgruppen der Monomere vielfältige Strukturveränderungen auf und stellen eine große neue Familie zweidimensionaler Materialien dar.
Basierend auf der erfolgreichen Praxis der schnellen Entsalzung von Graphinmembranen wird die Untersuchung der Membranbildungs- und Entsalzungseigenschaften von Gerüstmaterialien aus konjugiertem Kohlenstoff in einem größeren Bereich für die Membrantrennanwendung solcher Materialien von großer Bedeutung sein.
Vor diesem Hintergrund erweiterte das Team in neueren Forschungen das Forschungsobjekt der zweidimensionalen konjugierten Gerüstmembran von Graphin auf graphinähnliches Pyrendiin.
Mithilfe poröser Hohlfasern als Träger nutzten sie die Kupferquelle auf der Trägeroberfläche als Katalysator unter milden Solvothermalbedingungen, um die Synthese von Pyren-Diin-Verbundmembranen aus Tetraethinylpyren-Monomeren durch Diin-Kupplungsreaktionen direkt zu katalysieren.
Vacuum membrane distillation tests showed that the desalination rate of pyrene diyne conjugated framework membranes for simulated seawater was >99,9 %, und der Wasserfluss erreichte ~500Lm-2h-1 und übertraf damit den kommerziellen Membranfluss um mindestens eine Größenordnung.
Theoretische Berechnungen der Molekulardynamik und numerische Simulationen der Strömungsmechanik zeigten, dass das große Verhältnis von Durchmesser zu Länge der hierarchischen Poren in Pyren-Diin-Verbundmembranen und die moderate Hydrophobie der Membranoberfläche zum Massentransfer mit hohem Durchsatz beitragen, während die graphitartige Oberfläche von Das konjugierte Gerüst isoliert den Kontakt und den Durchgang von Salzionen.
Simulationsrechnungen bestätigten außerdem, dass Salzionen nicht in die Poren innerhalb der Ebene des Gerüsts eindringen können. Diese Arbeit bestätigt, dass Graphin und graphinähnliche zweidimensionale konjugierte Gerüstmembranen die gemeinsame Eigenschaft einer ultraschnellen Entsalzung aufweisen, was eine solide Grundlage für die Auswahl leichter verfügbarer und billigerer Polymerisationsmonomere und für praktische Anwendungen bietet.
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