La manière de préparer des tubes à membrane en carbure de silicium haute performance pour le processus d'application est actuellement devenue un point chaud de la recherche. La membrane en carbure de silicium est généralement une structure asymétrique composée d'un corps de support, d'une couche de transition et d'une couche de séparation. Le processus de préparation comprend principalement la formation de billettes (formation de corps de support, formation de membrane) et le frittage, qui ont tous deux un impact important sur les performances de formation de membrane. Un processus de préparation approprié peut améliorer l’intégrité de la membrane céramique et prévenir les fissures, les gros trous et autres défauts. Il existe quatre méthodes principales de préparation de la couche de membrane :
Méthode de tirage par trempage
La méthode de trempage et de traction comprend principalement les processus suivants : Tout d'abord, les particules de céramique ou les précurseurs de polymères sont dispersés dans de l'eau ou un solvant organique pour former une solution de fabrication de membrane homogène et stable, et après revêtement, une membrane humide est formée sur la surface du corps de support poreux. Le principe de formation de membrane de ce procédé comprend la « filtration capillaire » et la « formation de membrane ». La filtration capillaire se produit lorsque le support poreux sec est en contact avec la solution de fabrication de membrane. Sous la force capillaire, le milieu de dispersion pénètre dans le corps de support et les particules de la solution de fabrication de membrane restent à la surface du corps de support pour former une membrane. la formation de membrane se produit pendant la séparation du corps de support et de la solution de fabrication de membrane après contact, et la solution de fabrication de membrane reste sur la surface du corps de support sous l'action d'une force visqueuse pour former une membrane. Le tube à membrane en céramique après préparation et optimisation présente une répétabilité élevée et présente un excellent effet dans le traitement des eaux usées. La méthode Dip and Pull est l’une des méthodes de préparation de membranes les plus utilisées en raison de sa simplicité d’utilisation et de sa faible consommation d’énergie.
Diagramme des étapes de préparation de la membrane sic par méthode de trempage et de traction
Méthode de pulvérisation
Spraying method is to use the spray gun to atomize the dispersed membrane making liquid into small droplets, and then deposit on the surface of the support body to form a membrane layer. The main operating parameters of the spraying method include the distance between the spray gun and the support body, the spraying pressure and the spraying time. Compared with dip and pull method, spraying method has the significant advantage of reducing the surface tension of the membrane making liquid through atomization, which is conducive to reducing the infiltration of the membrane layer into the support body pores, and thus reducing the interface resistance between the support body and the membrane layer. The spraying method has the advantages of easy large-scale production, simple operation, high slurry utilization efficiency and easy adjustment of membrane thickness. However, at present, this method is only used for the preparation of microfiltration membranes, and it does not meet the preparation requirements of small pore size membranes such as ultrafiltration and nanofiltration.
Spraying device diagram
Chemical Vapor Deposition Method
Chemical vapor deposition (CVD) is a method to prepare ceramic membrane by chemical reaction of one or several gaseous elements or compounds on the surface of porous support. The ceramic membrane prepared by this method has the characteristics of small membrane pore size and relatively low preparation temperature. However, CVD membrane has the disadvantages of harsh conditions, cumbersome process, high energy consumption and low membrane flux. At present, CVD membrane is mostly used in gas separation field, and its application in other fields needs to be further expanded. Chemical vapor deposition technology can only be used with chip ceramic membrane, and it is difficult to uniformly deposit in the preparation process of tubular or multi-channel ceramic membrane.
Schematic diagram of a CVD system for SiC membrane deposition
Phase Transformation Method
La conversion de phase signifie que la pâte céramique contenant une grande quantité de solution de polymère peut être transformée de liquide en solide par induction humide ou sèche, humide et sèche signifie que la solution de polymère est exposée à un bain ou une atmosphère de condensation sans solvant. Au cours du processus de transformation de phase, la morphologie du polymère est conservée sous forme de pores de membrane céramique, qui sont généralement divisés en pores en forme de doigt et en pores spongieux, et ont un facteur de porosité relativement faible, ce qui favorise la préparation de membranes céramiques à flux plus élevé. La porosité de la membrane céramique traditionnelle est comprise entre 25,95 % et 47,64 %, et la porosité de la membrane céramique préparée par la méthode de transformation de phase est supérieure à 70 %. Cependant, la mauvaise stabilité mécanique et la fragilité des échantillons préparés par cette méthode limitent son application industrielle. Le procédé de transformation de phase constitue un moyen efficace de préparer une membrane céramique présentant une structure poreuse hiérarchique en une seule étape, ce qui présente de larges perspectives d'application pour optimiser la structure d'une membrane céramique et augmenter la porosité et le flux de la membrane céramique.
Distribution de la taille des pores et image SEM de la membrane à fibres creuses SIC avant et après modification de la surface
