המונחים: Ceramic Membranes

membranes Ceramic הם חומרים סינון מתקדם המונדסים מתרכובות אורגניות כגון alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2), silica (SiO2), או titania (TiO2), חומרים אלה הם חטאים בטמפרטורות גבוהות כדי ליצור מבנה נוקשה, ⁇ עם גודלי מבוקר בדיוק החל microtration (0.1-mcre) כדי להפוך את החומצה תרמית (mcreic) ל-mctranbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbnbn) כדי להפוך את ה-mctraic) כדי להפוך את ה-mcentic) כדי להפוך את החומצה גבוהה קרמיקה (mctratical) כדי להפוך את הכוח מגנטית) כדי להפוך את ה-mcentic נוזל חמצן (mctramcent) כדי ליצור מבנה חזק (ממטרהחלודה מגנטית גבוהה קרמיקה (ממטרהת גבוהה סגסוגת מגנטית גבוהה קרמיקה (ממטרהת) כדי לייצר חום) כדי ליצור מבנה עם גודל קרמיקה (ממטרהת) כדי לייצר מבנה נוקשה, 000) כדי לייצר חום

מנגנון סינון במזכרות קרמיקה הוא בעיקר הדרה בגודל: חלקיקים, חיידקים, ומאקרומולקולטים גדולים יותר מהקוטר הנק נשמרים בצד ההזנה, בעוד מולקולות קטנות יותר ונוזל המוביל עוברים דרך.עם זאת, אח פיזי טהור זה יש מגבלות. תרכובות אורגניות מפוכחות, ממזהמים בעלי משקל נמוך, chlorine, וחלקה כבדה מסוימת יכול באמצעות המתכות, הדורשות טיפוליות נוספות.

תפקיד הפחם הפעיל

פחמן מופעל הוא צורה של פחמן מעובד ליצור רשת נרחבת של pores פנימיים, הניב שטח פני השטח בדרך כלל בין 500 ל-1,500 מ"ר /g. אזור משטח עצום זה, בשילוב עם צפיפות גבוהה של קבוצות פונקציונליות על קירות pore, מאפשר מופעל פחמן למודעות פחמן למולקולות אורגניות, chlorine, תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs), ומיקרופולנטים רבים באמצעות כוחות האנרגטיים וקיבולת של ® היא פונקציה.

כאשר משתמשים לבד, פחמן מופעל בצורת granular או אבקת דורש החלפת מחזורי ומייצר פחמן מובזבז כי חייב להיות regenerated או disposed של. על ידי חוסר יציבות פחמן מופעל בתוך ממטריקס קרום קרמיקה, פונקציונליות המודעות המשולבת ישירות לתוך מחסום סינון, יצירת מערכת היברידית המשלבת עם מודעות חד פעמיות בפעולה יחידה אחת.

סינרגיה בין פחם פעיל לבין Ceramic Membranes

השילוב של פחמן מופעל ומזכרי קרמיקה מניב יותר מסכום ההופעות האישיות שלהם.הפרסומות של רכיב הפחמן הפעילו מתפזרות אורגניות שאחרת יעברו דרך פצעי קרום או מפרשים את פני השטח הקרמיקה.מודעות הזו לפני הטיפול מפחיתה את העומס האורגני שמגיע למזכר, מזרזת את הנפיחות הבלתי ניתנת לערעור, ומרחיבת את המרווחים, בינתיים, את הדימום הזה, שומר על גבי קרמיקה, כמו שטיפת מים חמים, או לחץ דם, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם כימי חזק, עלול לגרום לדלקתי, או לחץ דם חזק, או תמיכה קרמיקה, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, עלול לגרום לדלקתי, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, או לחץ דם חזק, חזק, שיכול לעמוד בפחמי, חזק, כמו לחץ דם חם, עלול לגרום לדלקתי, חזק, חזק, או לחץ דם כימי חזק, כמו שגורם לי חזק, עלול לגרום לדלקתי, או לחץ דם חזק, חזק, אשר גורם חזק, כמו לחץ דם חזק, קרמיקה, כמו לחץ דם חזק

יתר על כן, נוכחות של פחמן מופעל יכול לשנות את המאפיינים של המזכר הקרמיקה.פעיל פחמן מציג תחומים הידרופוביים לתוך משטח הקרמיקה הידרופילארי בעיקר, שינוי זיקה עבור solutes שונים פוטנציאל שיפורסלקטיביות. חלק מחקרים הראו כי שכבות פחמן מופעלות יכול גם להפחית קטליטיות מסוימות (למשל, הפחתה chlorine לכדי הקטנת) בנוסף למנגנון הסרת מודעות שלישיות.

שיטות של שילוב

השיטה שבה פחמן מופעל משולב במערכת קרום קרמיקה משפיעה באופן משמעותי על הביצועים הסופיים, השלמות המכנית ותוחלת החיים התפעולית.

« « לפני Sintering

בשיטה זו, הירוק (לא מפוטר) מזכר קרמיקה מוכלס בעגלת המכילה חלקיקי פחמן מופעלים דקים. במהלך הצעד המחטא, הפחמן הופך להיות מנופח פיזית בתוך הממטריקס הקרמיקה כמו החלקיקים הלא אורגניים. גישה זו מניבה פחמן מורכב שבו פחמן מופעל מופץ לאורך כל עובי המוח.

המונחים:

ייצור Composite כרוך ערבוב אבקת פחמן מופעל ישירות לתוך מדמיון או sol לפני עיצוב. תערובת נוצר לתוך הגיאומטריה הרצויה (נפח, צ'קוזי, חלולים סיבים) וחטא בתנאים מבוקרים. שיטה זו מבטיחה מגע אינטימי בין השלבים פחמן וקרמיקה ומאפשרת התאמה מדויקת של עומס הפחמן (בדרך כלל 5-30% מחקר).

משטחים

ציפוי פני השטח חל שכבה דקה של פחמן מופעל על המזכר הקרמיקה שכבר מנטרל.זה יכול להתבצע על ידי ציפוי דיפ, ציפוי תרסיס, או filtration-sted deposition, ואחריו על ידי קטסטרציה דלת-טמפרטורה נמוכה או שלב יבש לתקן את שכבת הפחמן, למרות היתרון של גישה זו הוא כי תמיכה קרמיקה שומרת על חוזק מכני מלא שלה, ואת שכבת הפחמן מופעל יכול להיות מרעננת או מצמצם באופן עצמאי.

יישומים ורלוונטיות תעשייתית

הטכנולוגיה ההיברידית המופעלת פחמן-ceramic membrane (AC-CM) מצאה יישומים על פני ספקטרום רחב של תעשיות שבו filtrate באיכות גבוהה והתנגדות לתנאים קשים הם רב-חשיבות.

שתייה של טיפול במים

צמחי טיפול במים עירוניים מאמצים יותר ויותר מערכות AC-CM להסרת חומר אורגני טבעי (NOM), תרכובות טעם וריח, וחיטוי מבשרי לוואי.הרכיב פחמן הפעיל ביעילות מודעות גיאוספירות ו- 2methylisoborneol (MIB) - התרכובות האחראיות לטעם אדמה / חובה - בעוד membrane קרמיקה מבטיח הסרה מוחלטת של פתוגן כגון: 304 CMI) מ- 30 אחוזים של טיפול בטעם קרמיקה (CLT2gic) קרמיקה עם קרמיקה) קרמיקה עם קרמיקה (Credi) קרמיקה) קרמיקה עם קרמיקה (CLT2gicmcfrelix) קרמיקה עם קרמיקה) קרמיקה עם קרמיקה עם CM) קרמיקה עם מחסנית CMDVDIRDIRDIRDIRDIFR) CM) קיבולת גבוהה יותר מ-R) CM) מחסנית: 30% מחסנית מחסנית של מחסנית קרמיקה עם קרמיקה עם קרמיקה עם קיבולת גבוהה יותר מ- 302DIRDV2CM קרמיקה (IUMX14%) קרמיקה עם מחסנית מחסנית מחסנית

פסולת חוזרת

בחזרות פסולת תעשייתית ועירונית, נוכחות של מעקב אחר contaminants אורגני (למשל, תרופות, מוצרי טיפול אישי, משבשי רעלן) מציב אתגר לטיפול קונבנציונלי. AC-CM membranes יכול לפרסם מודעות או לפרק את המיקרוגלולים האלה תוך דחיית מוצקים וחיידקים מושעה מאפשר ניקוי כימי תקופתי עם כלור או או או משחית כדי לשחזר את הזיהומים, ניתן להוכיח את ה-Creperreperreperreperrecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecerecem של 12 / CM של חומרים כימיים רצופים של 182 של דחוסים של CM של CM-Ric.

עיבוד מזון ו Beverage

תעשיית המזון דורשת מזכרות סינון שיכולות להתמודד עם טמפרטורות גבוהות, חומצות או alkaline ניקוי מחזורים, ו-sanitization תכופים. AC-CM membranes משמשים להסרת צבע, מחוץ לבלב, חלבונים שאריות מתהליכים כגון מיץ פירות, יין ובירה.הפחמן הפעיל משפר את הבהירות על ידי מודעות מטבוליות ו- tanmoms, בעוד מספר פילטרים של פעילות קרמיקה.

מעבד תעשייתי מים ושיקום

בייצור כימי ופטריסטיק, מים תהליכים לעתים קרובות מכילים פותרים אורגניים, זרזים, ומוצרים תגובתיים. Ceramic membranes כבר מציעים התנגדות מקודמת מעולה, ואת תוספת פחמן מופעל מרחיב את היכולת שלהם לשחזר תרכובות יקרות או להסיר גוף צבע. לדוגמה, בייצור של מרכיבים פעילים תרופות (AP), AC-CM membranes יכול להיות מודעות אורגניות שאריות תוך כדי מתן אפשרות לריכוז אחד, והשגת ריכוז אחד.

יתרונות ביצועים מוגדרים

היתרונות המסוכנים של שילוב פחמן מופעל לתוך קרום קרמיקה תועדו במחקרים רבים. אינדיקטורים ביצועי מפתח כוללים:

  • <חזק>יעילות הסרה של כלור:>> חומצה AC-CM הראו יעילות הסרת הכדאיות > 99% עבור chlorine, > 95% עבור חומצות לחות, ו > 85% עבור מגוון של שאריות תרופות, בהשוואה ל <50% עבור קרום קרמיקה לא מתואם של גודל שווה ערך.
  • (FLT:0)Flux שיפור: 1FLT על ידי מודעות מרתיעות מולקולות אורגניות מרתיעות לפני שהן מגיעות אל פני השטח של קרום המוחן, מערכות AC-CM לשמור על רמות של 30-60% גבוה יותר של מצב יציב מאשר קרומברנס קרמיקה כאשר הן מטפלות במים טבעיים.
  • (FLT:0) צמצום ההפחתה: 1FLT:1 ההתנגדות הכוללת של האיבה (מתוך עבירה הפוכה ובלתי ניתנת להפיכה) מופחתת על ידי 40–70% במזכרות AC-CM, כפי שנמדד על ידי הפחתת לחץ טרנסמברה (TMP) על פני פעולה מורחבת.
  • (FLT:0) תחליפי ניקוי מקטעים: FIRLT:1 צמחים המפעילים מודולים AC-CM מדווחים על 2-3 פעמים מרווחים ארוכים יותר בין אירועי ניקוי כימיים, בתרגום להפחתה כללית של מים ועלויות תפעוליות נמוכות יותר.

כתובת לאתגרים

למרות היתרונות ברורים, יש לטפל במספר אתגרים לאימוץ נרחב של טכנולוגיית AC-CM.

התפלגות הפחמן הפעיל

השגת פיזור הומוגני של פחמן מופעל בתוך מטריצה או ציפוי קרמיקה היא קריטית. Agglomerates של חלקיקי פחמן ליצור נקודות חלש במבנה membrane ומוביל לאזורים לא אחידים.קדמה בטכניקות פיזור חלקיקים - כגון שילוב קולי, פיזור מחוספס, וכדור - שיפור אחידות, אבל שיטות אלה עדיין להתמקד ייצור תעשייתי מתמשך של מחקר.

שמירה על אינטגרטיביות מכנית

הכללה של פחמן מופעל יכול להפחית את הכוח המכאני של קרום קרמיקה, במיוחד בעומסי פחמן גבוהים. חלקיקי הפחמן פועלים כהכללה משבשת רשת קרמיקה מתמשכת, שעלולה להפחית את הלחץ הפרוץ ואת הכוח המתנשא.מחקר הראה כי אופטימיזציה לגודל החלקיק פחמן (חלקיקים של חלקיקים מיקרוניים גורמים פחות הפרעה) ושימוש בהתפלגות גודל קרמיקה דו-ממדית יכול להפחית את הפחתת הכוח עבור יישומים רבים, כלומר 10% עד 15% של פחמן קיבולת פחמן יעיל של פחמן.

חידוש וארוכות

בעוד התמיכה הקרמיקה היא עמידת כימית, רכיב הפחמן הפעיל עשוי להידרדר על מחזורי התחדשות חוזרים.התחדשות תרמית (התחממות ל-500-900 מעלות צלזיוס באווירה לא רצויה) יכול לשחזר את יכולת המודעות אך עשוי גם לשנות את המבנה הפונק של מחזורי פחמן. in-situ כימי באמצעות אוזון או מימן peroxide כבר נחקר כחלופה קלה יותר, אם כי לטווח ארוך של יציבות פחמן נשמרה 10CM-מחדשת בתנאי ניתוח מאובטחים מוקדם יותר.

סקאלה ועלויות

קרומברנס Ceramic הם יקרים יותר מאשר עמיתיהם פולימרים, ואת תוספת פחמן מופעל - במיוחד באיכות גבוהה, איכות מזון או כיתות מומחיות - בנוסף מגביר את העלות החומרית.עם זאת, כאשר עלויות מחזור חיים נחשב (כולל מופחת, חיי שירות ארוכים יותר, צריכת אנרגיה נמוכה יותר), מערכות AC-CM יכול להיות תחרותית ביישומים בעלי ערך גבוה.

כיוונים עתידיים וחדשנות מתפתחת

השדה של קרום פחמן מופעל היברידי מתקדם במהירות, עם כמה כיוונים מבטיחים באופק.

Multifunctional ו Catalytic Membranes

חוקרים חוקרים חוקרים את שילובם של חלקיקים קטליטיים (למשל, TiO2, ZnO, או מסגרות מתכת-אורגניות) לצד פחמן פעיל כדי ליצור membranes כי בו זמנית מודעות, מסנן, ו degrade contaminants. so multifunctional membranes יכול לטפל זרמי פסולת מורכבים המכילים תערובת של חומרים אורגניים, כבד, מתכות ופתוגניות, כדי להפחית טיפול מרובים.

Graphene-Enhanced Carbon

תוספת של תחמוצת גרפן או מופחת תחמוצת גרפן לשלב פחמן מופעל יכול לשפר את מוליכות חשמלית ולהציג אתרי מודעות נוספים.חומרי פחמן היברידיים אלה ניתן להשתמש בסינון אלקטרוכימי המסייעים אלקטרוכימי, שבו פוטנציאל יישומי מניע אלקטרו-חמצני וחמצן אלקטרוכימי של contaminants. מחקרים מוקדמים הראו כי גרפן-enanced AC-CM membra יכול להשיג את קצבי צבעים גבוה יותר מ 3 CM- 5.

« חכמים ותומכים

שילוב של חומרים תגובתיים-responsive (למשל, פולימרים רגישים לטמפרטורה או הידרוג'ל-responsive) לתוך ארכיטקטורת AC-CM יכול לאפשר שליטה על אחריות וסלקטיביות. לדוגמה, membrane אשר מרחיב את הנקבוביות שלה בתגובה לרמות גבוהות יותר יכול לבודד את השטף העצמי, בעוד שכבת פחמן כי מודעות משוחררות במהלך התחדשות כוללת יכול לשפר את האפקטיביות המערכת.

תהליך Intensification and Modular Design

מערכות AC-CM עתידיות מתוכננות עם תצורה מודולרית, ממומשת המאפשרות דחיסות קלה ושילוב לתוך צמחי טיפול קיימים. בשילוב עם אלגוריתמי ניטור מתקדמים ובקרה (למשל, למידת החיזוי מחזורי התחדשות מפרה וקידוד), מערכות אלה יציע גמישות מבצעית חסרת תקדים.הפיתוח של מודולים סטנדרטיים על ידי קונסורציה בתעשייה גם יאפשר אישור רגולטורי ואימוץ.

מסקנה

השילוב של פחמן מופעל לתוך קרום קרמיקה מייצג צעד משמעותי קדימה בטכנולוגיית סינון, שילוב של עמידות מכנית והתנגדות כימית של קרמיקה עם יכולת המודעות הגבוהה של פחמן מופעל.החומרים ההיברידיים וכתוצאה מכך מספקים הסרה מוגברת, שיפור יציבות פלוקס, מופחתת, ותפקודי חיים תפעוליים יותר בהשוואה לחומר המשמש לבד.

בעוד אתגרים נשארים בקידוד הפצת פחמן, שמירה על כוח מכני, וניהול מחזורי ניוון, הגוף של מחקר והפגנות בקנה מידה פיילוט ממשיך לגדול. כמו תהליכי ייצור בוגרים וחדשים המבוססים על פחמן, מופעלים מלברות פחמן-סרמיאנית מופעלים כדי להפוך כלי סטנדרטי בתעשיות המים והתהליך, לתרום מערכות סינון יעילות, בר קיימא ואמינה יותר.