במשך מאות שנים, קרמיקה מסורתית זוזרה באופן אינטימי לחיי היומיום - כמו מנות, לבנים ואמנות דקורטיבית. ועם זאת אותם חומרים, שנולדו מחי פשוט ואש, הם מהפיכה בשקט אחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר של זמננו: טיפול במים תעשייתיים, מחסנים, ומעבדים מחוסנים עם תקנות פריקה קפדניות יותר ויותר, חיפוש עבור צנרת נוחה, מסורתית, מסורתית, וידידותית לסביבה - אפילו קרמיקה כבדה של קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, סוללת מחקר קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה כבדה ואווירה של קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, סוללת סוללת קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, סוללת קרמיקה כבדה יותר ויותר קפדנית של מערכות קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, קרמיקה, סוללת סוללת סוללת קרמיקה, קרמיקה

מה זה Ceramics מסורתי? A brief Foundation

כדי להעריך את תפקידם בסינון, זה עוזר להבין מה מגדיר קרמיקה:0מסורתי קרמיקה קרמיקה FLT:1 [בניגוד קרמיקה טכנית מתקדמת] (למשל, סיליקון carbide או alumina המהנדס עבור אלקטרוניקה), קרמיקה מסורתית עשויים מן טבעי המתרחשים מינרלים, אחליקה, ופלדפורקס.

פומפאו: The Filtration Superpower

הנכס החשוב ביותר לסינון הוא נקבוביות. במהלך הירי, מים וקושרים אורגניים נשרפים, משאירים רשת של פודרס מקושרים.גודל, צורה, והפצה של הנקבוביות הללו ניתן לשלוט על ידי התאמת הרכב החימר, טמפרטורה יורה, תוספת של צינורות FLT:0 סוכנים מערכי ייצור של טואלט:1 כגון ראוdust, סרווסק או אורגניות, ומאפשרות על ידי צינורות מים מסורתיים, כגון עומק, חומרים מטבוליים, חומרים מלוכדים, כגון חומרים קרמיקה, חומרים מלוכדים, חומרים מלוכדים, חומרים קרמיקה, חומרים מלוכדים, חומרים מלוכדים, חומרים מלוכדים, חומרים מקודמים, כגון: 0FLT:1.

עמידות מוגברת וכימיקלית

מים פסולת תעשייתית לעתים קרובות מגיע חם - מניקוי קיטור, מגדלי קירור, או תגובות כימיות. קרמיקה מסורתית יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות כמו 1000 & #8201; ° C ללא מגרד, הרבה מעבר לגבולות של מלמברנס פולימריים.הם גם עמידים חומצות חזקות, בסיסים, ופתרונות אורגניים, מה שהופך אותם אידיאלי עבור זרמים אגרסיביים ממתכת, צבע, ופטרוכימיות זה כדי להבטיח את זה לטווח הארוך של פעילות גופנית.

כוח מכני

מערכות הפלה כפופות ללחצים שונים, כוחות שטיפת גב, וטיפול גופני.קרמיקה מסורתית יש כוח דחוס גבוה וקשהות, התנגדות לסדקים ולמוחות.עמידה זו מתורגמת למינימום תחליפים ועלויות חיים נמוכות יותר, במיוחד בהגדרות תעשייתיות בעלות מיומנות גבוהה.

סוגים של Ceramics מסורתי בשימוש בפלסטרציה

לא כל הקרמיקה נוצרת שווה.תעשיית ההסתננות שואבת על כמה סוגים ספציפיים, כל אחד עם מבנים ונכסים נפרדים:

  • (FLT:0) Earthenware: FLT:1 Fired בטמפרטורות נמוכות (~1000 & #8201; ° C), Earthenware שומרת על תיעוב גבוה (30–40%) והוא נמוך.זה משמש לסינון מראש של חלקיקים גדולים וכמצע לציפוי קרום.
  • (FLT:0)Stoneture:FLT:1 Fired בטמפרטורות גבוהות יותר (~1200 & #8201; ° C), אבן הופכת צפופה וחזקה יותר, עם נקבוביות דקות (0.5-5 & #8201; מיקרומטר) זוהי בחירה נפוצה עבור מיקרו-חדירה ומודולים אולטרה-סינון.
  • (FLT:0)Porcelain: 1FLT 1 ויטרified בטמפרטורות גבוהות מאוד (>1300 & #8201; ° C), porcelain יש פורוזיות נמוכה מאוד אלא אם כן הוא מונדס בכוונה.
  • (FLT:0)Terracotta: FLT:1 עשיר ב תחמוצת ברזל, טרייר הוא מאוד ⁇ ומשמש לעתים קרובות במסננים של קרמיקה המתפתחת עבור טיפול מים ללא שימוש במי שתייה.

כיצד Ceramics מסורתי הם מבוצעים ב- Filtration Media

ייצור מודרני של מסננים קרמיקה ממלמל טכניקות כלי שיט עתיקים עם דיוק תעשייתי.התהליך הכללי כולל כמה שלבים:

  1. (FLT:0) מבחר חומרי ומוטב: ⁇ 1 ⁇ (kaolin, כדור חימר, אשקלי) מתמזגים עם פלוקסים (פלדסל) וממלאים (silica) כדי להשיג הפלסטיות הרצויות והתנהגות יורים.
  2. (ב) ⁇ :0 (ב"ד): התערובת מעוצבת לתוך קרום, צינורות, או גרנוטים באמצעות חדירה, לחץ, ליהוק, או ייצור תוספים (3D הדפסה).
  3. (ב) ,0) , גופם הירוק יבש בקפידה כדי להימנע מסדקים, שליטה על לחות וטמפרטורה.
  4. (בקיצור:0) (הופנה מהדף 1), המודעות היבשה מחומם בקיל לטמפרטורה שממסת חלקית את השטף, מאחדת חלקיקים יחד תוך שמירה על הנפיחות.
  5. (FLT:0)Post-טיפול: (FLT:1 פילטרים) עשויים להיות מצופים בשכבות פונקציונליות (למשל, חלקיקים דו-חמצני של טיטניום להשפלה פוטו-קטליטית), העמידו על מנת להרחיב את הפודונים, או להתגלח על משטחים שאינם מטומטמים לזרימה ישירה.

יישומים בטיפול בשפכים תעשייתיים

מסננים קרמיקה מסורתיים פרוסים על פני מגוון רחב של תעשיות כדי להתמודד עם פרופילים מסוימים contaminant. להלן הם מגזרים מרכזיים שבו הם הוכיחו יעיל.

מתכת סיימה ואלקטרופלינג

שפכים של אמבטיות בשפע מכילים מתכות כבדות מתמוססות כגון chromium, ניקל, נחושת, אבץ. Ceramic microfiltration membranes יכול ביעילות להסיר הידרוקסידים מתכת ו precipitate insoluble. כאשר בשילוב עם FLT:0chemical משקעים FLT:1, מערכת דו-שלב באמצעות מסנן אבן יכול להשיג >9% של סך הכלולים וממוקדים עבור מיכלים המתאימים לייצור מים.

טקסטיל ו-Dyeing

Dye-laden effluent הוא מאתגר לשמצה בשל צבעו, הביקוש הכימי הגבוה (COD), ו- pH משתנה. קרמיקה מסורתית יעילים במיוחד להסרת גופי צבע על ידי מודעות על משטחי החימר ועל ידי אח פיזי של צבירת של צנצפים צבעים. מחקרים הראו כי מסננים Earthenware יכולים להפחית צבע על ידי 85-95%, בעוד גם חיתוך מצוקות אורגניות.

הפרדה בין פטרוכימיה ונפט

משקעים של שמן-מים ספרדים הם צורך קריטי בזיקוק ובפלטפורמות offshore. Ceramic membranes הם הידרופיליליים טבעי, כלומר הם מושכים מים ודחייה שמן - יתרון על הרבה מלמברות פולימרים. מסנן קרמיקה הידרופילן יכול לשבור מגלמות יציבות, השגת ריכוזי שמן מתחת 5 & #8201; pm שלהם התנגדות כימית גם עושה חיסון או פירוק על ידי פחמימנים.

עיבוד מזון ו Beverage

פסולת מים מבתי מטבחיים, מבשלים, וצמחי חלב מכילים עומסים גבוהים של שומן, חלבונים, מוצקים אורגניים. סטנומסים צולב יכול לטפל זרמים אלה, לשחזר יקר על ידי מוצרים (למשל, חלבונים להאכיל בעלי חיים) תוך הפקת permeate נקי עבור השקיה או פריקה.

Mining and Hydrometallurgy

היתוך של מכרה חומצי (AMD) ו- ריצוף תהליך מכיל חלקיקים פנימיים, pH נמוך וריכוזי מתכת גבוהים. קשיחות של קרמיקה מסורתית וחוסר רטיות כימיות מחוץ למגרש סינתטי, אשר במהירות מחוקים למטה. בניסויים טייסים, מסנן מבוסס טרקוטה הסיר 95% של ברזל ו 80% של ulfate מ- AMD, עם תוחלת חיים של שלוש שנים של פעילות רציפה.

יתרונות Over Synthetic Filtration Media

בעוד membranes פולית מתקדמות (למשל, פוליתתרסלון, PVDF) שולט בשווקים רבים, קרמיקה מסורתית מציעה כמה יתרונות נפרדים:

  • (FLT:0) יעילות:FLT:1ir חומרי חימר רול בשפע וזולים. תהליכי ייצור מבוססים היטב, הדורשים פחות הון מאשר ייצור נקי של קרום פולימריים.עבור טיפול תעשייתי בקנה מידה גדול, לסננים לעתים קרובות יש עלות נמוכה יותר של בעלות.
  • (FLT:0) קיימות סביבתית:FLT:1 , Ceramics עשויים מחומרים טבעיים, לא רעילים.בסופו של דבר, הם יכולים להיות מרוסקים ומחוחזרים לתוך מצטברים עבור בנייה או מדיה חדשה מסנן - כמו פולימרים סינתטיים כי degrade לאט או לשחרר מיקרופלסטיק.
  • (FLT:0) אורך: אורך: 1FLT (בשיתוף תחזוקה נאותה), מסננים קרמיקה יכולים להימשך 10-15 שנים, בהשוואה ל-2-5 שנים עבור מזכרי פולימרים.
  • (FLT:0)Ease of ניקוי: FLT:1 Ceramic membranes יכול לעמוד בפרוטוקולים ניקוי אגרסיביים - שטיפת לחץ גבוה, ניקוי כימי עם חומצות חזקות או חמצון, ואפילו חידוש תרמי (השרפת מפגעים אורגניים בקיל).
  • יעילות:0 (Energyיעילות:FLT:1 פילטרים קרמיקה רבים פועלים בלחץים טרנסמברינים נמוכים (0.5-2 & #8201;bar), במיוחד במערכות מונעות או מחוסמות על ידי כוח הכבידה.

אתגרים ומגבלות

אין טכנולוגיה ללא עצירות מסחר.קרמיקה מסורתית מתמודדת עם כמה מכשולים החוקרים מטפלים באופן פעיל.

גודל גודל סלקטיביות

בעוד porosity הוא כוח, השגת התפלגות גודל צר, אחידה קשה עם עיבוד מסורתי.רוב מסננים קרמיקה הם microfiltration (0.1-10 & #8201;μm) או אולטרה-מדבקות (0.01-0.1 & #8201; מיקרומטר) כיתה. עבור יישומים הננומטרה נגזרת או osmosis הפוכה - כגון הסרת מלחים - צוואר הרחם הם פחות מתאים לשכבת, עם ציפויים.

Clogging ו Fouling

כמו כל המסננים, אמצעי קרמיקה רגישים לשיבוש על ידי חלקיקים קולונואידים, ביוסרטים, ומדפיפות.רשת הפותחת של קרמיקה מסורתית יכולה להיות חסומה, צמצום אסטרטגיות של פלוקסי. Mitigation כוללים שטיפת גב תקופתית, עומס אוויר, ובניקוי כימי במקום.

בריפל

למרות כוח דחוס גבוה, קרמיקה הם מתפתל תחת לחץ רבילי ויכולה סדק אם מופרעת כראוי עיצוב מודול (למשל, עלייה מסגרות דחוסות) תחבורה זהירה נדרשים. טכניקות ייצור אדפטי (3D הדפסה) נחקרים כדי לייצר מבנים מונוליטיים גמישים יותר עם נקבוביות כיתה.

חוסר יכולת נמוך בהשוואה לפולימרים

לעתים קרובות קרמיקה מסורתית יש יכולת נמוכה יותר מאשר מלמברנות פולימרית של אותו דירוג פומר.זה אומר כי עבור לחץ נתון, קצב זרימת הדם נמוך יותר.עם זאת, עמידות חיים ארוכים יותר של קרמיקה יכול לפוצץ את זה באמצעות תדירות חלופי מופחת.התעשייה עובדת על הגדלת אזור סינון יעיל על ידי שימוש מונוליטיתמטיקה רב ערוצים וקרמיקה גיאומטרית חלולית.

כיוונים עתידיים: חידושים בפלסטרציה המסורתית

מחקרים מתקדמים מבטיחים להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולהרחיב את תפקידם של קרמיקה מסורתית בטיפול במים תעשייתיים.

Nanocomposite Ceramics

על ידי שילוב חלקיקים nanoparticles - כגון טיטניום דו חמצני (TiO2), גרפן תחמוצת או כסף - במריצה חימר, החוקרים יכולים להקנות photocatalytic, אנטיבקטריטיס, או תכונות מודעות משופרות. לדוגמה, מסנן טרקוטה טעון עם TiO2 יכול במקביל לסנן ולצמצם צבעים אורגניים מתחת לשמש או אור שמש, השגת מינרלים מוחלט של contaminants.

המונחים: Surface Functionalization

שיבוש כימי של קבוצות פונקציונליות (למשל, amine, carboxyl או zwitterionic) על פני השטח הקרמיקה יכול להתאים הידרופילנסיביות, מטען, ותגובה. זה מאפשר הסרת ממוקדת של מושגים ספציפיים (למשל, ארסן, פלואוריד) או שיפור התנגדות רעועה.

מערכות היברידיות

שילוב של טרום סינון קרמיקה מסורתי עם טכנולוגיות membrane מתקדמות (כגון אוסמוזה הפוכה או אלקטרודיאליזה) יוצר רכבות טיפול סינרגיסטיות.הצעד הקרמיקה מסיר מוצקים, שמן ומתכות כבדות, הגנה על המרבסטרים היקרים יותר במורד הזרם למטה.כמה צמחי מים בשימוש במים במזרח התיכון ואסיה כבר מעסיקים גישה זו.

Zero Liquid Discharge (ZLD) אינטגרציה

במערכות ZLD, כל טיפה של מים התאוששה ומזהמים הם מגובשים לבזבוז מוצק. פילטרים Ceramic הם אידיאליים עבור הצעד הראשון ריכוז כי הם יכולים להתמודד עם זרמים פתורים גבוהים. מיזמים פיילוט אחרונים הוכיחו כי מיקרו סינון קרמיקה יחד עם מדבקים תרמי יכול להשיג > 98% מים מחלב.

ייצור תוספת (3D הדפסה)

עיצוב דיגיטלי מאפשר יצירת מסננים קרמיקה עם גיאומטריה מבוקרת בדיוק - מבנים, נקבוביות ⁇ , או ערוצים היררכיים.זה יכול לשפר באופן דרמטי את יכולת ההיתר תוך שמירה על יעילות הסרת גבוהה.

מחקר: Ceramic Filters in a Skin Tannery

איור מעשי מגיע מטקס בגודל בינוני בטמיל נאדו, הודו, אשר החליפה את מסנני החול ואת קרום סינתטי עם מערכת זרימת אבן המיוצר מקומית המיוצרת על ידי אבן-העת מייצרת 150 & #8201;m3 / יום של פסולת המכילה כרום (III), sulf, וסליניות גבוהה לאחר שנתיים של ניתוח, מסננים קרמיקה השיגו:

  • הפחתה של כרום מ 40 & #8201; מ"ג / L ל <0.5 & #8201; מ"ג / L
  • הסרת 90% מהסולידים
  • ירידה בסך הכל השעתה מוצקות מ 500 & #8201; מ"ג / L ל <10 & #8201; מ"ג / L
  • התאוששות זרימה לאחר ניקוי של > 95%, עם מסננים עדיין מתפקדים לאחר 18 חודשים

המערכת שולמה לעצמה בתוך 14 חודשים באמצעות שימוש כימי מופחת ועלויות נמוכות יותר של סילוק החיתוך.זה משמש כיום מודל עבור טנריות אחרות באזור.

סליחות וסביבתית

(הפצה של פסולת תעשייתית נשלטת על ידי תקנות מחמירות יותר ויותר ברחבי העולם.לדוגמה, סוכנות הגנת הסביבה של ארצות הברית (US Environmental Protection Agency):0Effluent Limitations FLT:1 עבור תעשיות רבות דורשות שחרור כמעט אפס של מתכות כבדות ואורגני רעלים מסורתיים. קרמיקה יכולה גם לעזור למתקנים לציית ביעילות, הימנעות קנסות ומאפשרת LT מים טבעי, שימוש בחומרים חשמליים: 4, 000, 000, 000, 000, 000 חומרים המבוססים על חומרים צמחיים חשמליים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חומרים המבוססים על בסיס חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים מנפח, 000 חומרים כימיים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חומרים המבוססים על חומרים המכילים פחמן, יכול גם כן, 000 חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים המבוססים על חומרים מזיקים, יכול לעזור, 000 חומרים כימיים, 000, יכול לעזור, 000 חומרים קרמיקה, 000 חומרים קרמיקה, 000 חומרים

מסקנה

קרמיקה מסורתית, שנולדה מן האדמה ועיצבה באש, מוכיחים שהיא הרבה יותר משרידים של העבר.שילוב ייחודי של נקבוביות, חוסן תרמי וכימיקלי, כוח מכני, ועלויות נמוכות מציבות אותם כפתרון בר-קיימא, ארוך טווח עבור חומרי פסולת תעשייתיים, בעוד אתגרים כגון שליטה בגודלם של חומרים מלוטשים ופגיעה, החידושים בננוטכנולוגיה, פני השטח, וייצור הם במהירות גבוהה יותר, כמו פילטרים תעשייתיים, כמו גם כן, כמו מנגנונים מודרניים, כמו מקיפים את התהליכים המודרניים.

לקריאה נוספת, לחקור את ההנחיות של שפכים תעשייתיים של EPA (FLT:0) 1 או סקירה של מחקרים אחרונים על ביצועי קרום קרמיקה בFLT:2Separation and Purification TechnologyFLT 3: 3 תובנות נוספות על הכלכלה המעגלית של קרמיקה ניתן למצוא ב FLT:4 , קרמיקה:2Separation and Purification TechnologyFLT:5american