Yüzyıllar boyunca, geleneksel seramikler, fabrikalarımız, rafineriler ve işleme tesisleri, ve dekoratif sanatlar gibi samimi bir şekilde dekore edilmiştir.Ancak bu aynı malzemeler, basit bir çamur ve ateşten doğan, sessizce zamanımızın en acil çevresel zorluklarından birini devrime sokuyor: endüstriyel atık su arıtma tesisleri, rafineriler ve işleme tesisleri, daha katı deşarj düzenlemeleri, uygun fiyatlı, dayanıklı ve eko dostu filtrasyonel boyaları, bu tür yapıların arkasındaki temelleri keşfederek, geleneksel seramikleri keşfetmek için bir çözüm.
Geleneksel Seramikler Nedir? Kısa Bir Vakıf
Filtrelemedeki rollerini takdir etmek için, doğal olarak meydana gelen bir çamur mineralleri, silik ve feldspar (Dönetici) olarak adlandırılan, daha sonra sert, vitreous veya yarı-vitreous malzeme oluşturmak için yüksek sıcaklıklara sahip olmak için gelişmiştir.
Porosity: The Filtration Superpower
Filtre için en önemli mülk, kireçleri ve organik bağlar yan yanar, birbiriyle bağlantılı bir gözenekler ağı terk eder. Bu tür gözeneklerin büyüklüğü, şekli ve dağıtımı, geleneksel seramiklerin derinlemesine filtreler olarak hareket etmesine izin verir: sular ve kirleticiler tarafından kapanılırken, iyonize ediciler ve kirleticiler tarafından kapanılır, adsorbatlanır ve organik polimerler.
Termal ve Kimyasal Sorumluluk
Endüstriyel atıksu sık sık sık sıcak gelir - buhar temizliğinden, soğutma kulelerinden veya kimyasal reaksiyonlardan. Geleneksel seramikler, 1000 olarak yüksek sıcaklıklara dayanabilir; derece polimer membranların sınırlarını aşmaksızın, güçlü asitlere, üslere ve organik çözücülere karşı dayanıklıdırlar, onları metal kaplamadan agresif akışlar için ideal hale getirirler ve petrokimyasal işlem sağlar.Bu kimyasal inertness uzun bir hizmet hayatı sağlar ve zararlı maddelerden en az söndürücüyü sağlar.
Mekanik Kuvvet
Filtrasyon sistemleri, farklı baskıya tabi olan medyaya, geri yıkama kuvvetlerine ve fiziksel işlemeye tabidir. Geleneksel seramikler yüksek sıkıştırıcı güce ve sertliğe sahiptir, çatlaklara ve aşınmaya karşı dayanıklıdır. Bu dayanıklılık, özellikle yüksek oranda endüstriyel ayarlara dönüşür.
Eski Seramiklerin Türleri, Filtrasyonda Kullanılan
Tüm seramikler eşit değildir. filtrasyon endüstrisi çeşitli özel türlerde çizilir, her biri ayrı porselen yapılar ve özelliklerle:
- [FONT:0) Dünyaca dikkat: [Dönüşük: [Dönüşük: 1] Düşük sıcaklıklarda Ateşli (~1000 °C), dünyaca yüksek verandayı korur (30-40%) ve düşük maliyetlidir.
- [FONT:0]Stoneware: [Dönüşük: [Dönüşük: 1] Yüksek sıcaklıklarda Ateşli (~ 1200 °C), taşware yoğun ve daha güçlü hale gelir, iyi bir gözenekler (0.5-5 μm).
- [FONT:0)Porcelain: [DÜDÜT:1] Çok yüksek sıcaklıklarda Vitrifiye edilen (>1300 °C), porcelain kasıtlı olarak mühendisi olmadığı sürece çok düşük bir boşlukta bulunmaktadır.
- [FONT:0]Terracotta: [Dönetici: [Dönetici:0]Terracotta: [[Dönetici:0]) Katı demir oksitlerde Zengin, terracotta oldukça göz ardı edilir ve genellikle gelişmekte olan dünya seramik pot filtrelerinde kullanılır.
Geleneksel Seramikler, Medyaya Nasıl Üretilir
Seramik filtrelerinin modern üretimi, endüstriyel hassasiyetle eski pottery teknikleridir. Genel süreç birkaç adım içerir:
- [FONT:0)Raw malzeme seçimi ve faydalanıcılık:[Döntgen: 0:0) Clays (kaolin, top ki, ateşler) fluxes (feldspar) ile karıştırılır ve istenen plastikliğe ve ateşlere ulaşmak için eklenir.
- [FONT:0)Öyle:[DÜye:[DÜye Olmayanlar:)))
- [FONT:0)Drying:[DDDrying:[DFLT:1) Yeşil bedenler, çatlakları kontrol etmek, nem ve sıcaklık kontrol etmek için dikkatlice kurutulur.
- [FONT:0]Firing (sintering): Kuru bir savaş, kısmen flux'i erteleyen bir sıcaklıkla ısıtılır, porosity'yi korurken birlikte parçacıkları birbirine bağlar.
- [FONT:0)Post-tedavi:[Dönetici:0) Filtreler fonksiyonel katmanlarla kaplı olabilir (örneğin, titanyum dioksit nanopartiküller fotocatalytic dezenfeksiyon için), ve yüzeyleri doğrudan akışlara kadar genişletilebilir.
Endüstriyel Atıksu Tedavisi Uygulamaları
Geleneksel seramik filtreleri belirli kirletici profillerle başa çıkmak için geniş bir endüstri yelpazesinde dağıtılır. Aşağıda etkili olduklarını kanıtladıkları önemli sektörlerdir.
Metal bitiring ve Electroplating
Boya banyolarından gelen atıklar, krom, bakır ve çinko gibi ağır metalleri çözünmüşlerdir. Seramik mikrofiltrasyonlar ve çözülmemiş precipitateslerde su temin edebilir.
Tekstil ve Dyeing
Dyeladen effluent, renk nedeniyle çok zor, yüksek kimyasal oksijen talebi (COD) ve değişken pH. Geleneksel seramikler, su mineral yüzeylerine ve fiziksel sieving of Paint aggregates. Studies has shown that the sunenware filters can reduce color by 85–95, while also cut turbidity and organic load. seramiklerin termal stabilitesi doğrudan su soğutma olmadan tedavi edilebilir.
Petrokimya ve Petrol-Su Ayrımı
Petrol kaynaklı emüller ve deniz platformları için kritik bir ihtiyaçtır. Seramik membranları doğal olarak hidrokarbonları çekiyor, su ve regre yağı çekiyorlar - birçok polimer membranından yararlanıyor. Hidrophilized seramik filtre, 5 altındaki petrol konsantrasyonlarını kırabilir.
Gıda ve İçecek İşleme
Katalanlardan gelen atık su, mayınlar ve süt bitkileri yüksek yağlar, proteinler ve organik sağlamlar içerir. Stoneware çapraz akış filtreleri bu viskous akışlarını halledebilir, değerli ürünler (örneğin, hayvan yemi için proteinler) sular veya deşarj için temiz bir permeate üretirken - sıcak su veya caustic çözümleri - seramikleri kullanarak - tıbbi bir tercih yapar.
Madencilik ve Hidrometallurgy
Asit mine drenajı (AMD) ve süreç kasvetli partiküller, düşük pH ve yüksek metal konsantrasyonları içerir. Geleneksel seramikler'in sertliği ve kimyasal inertness outperform sentetik membranlar, bu hızla yıpranır. Pilot çalışmalarda, terracotta bazlı bir filtre, AMD'den% 80'i, üç yıldan fazla sürekli operasyonla uzaklaştırır.
Sental Filtrasyon Medyasında Avantajları
Gelişmiş polimer membranları (örneğin, poliethersulfone, PVDF) birçok piyasaya hükmedirken, geleneksel seramikler birkaç farklı fayda sunar:
- [FONT:0]Cost-tract:[Dönetici:[Dönetici: 0) Katı ve ucuz. Üretim süreçleri iyi kurulmuş, polimer membranların temiz oda üretiminden daha az sermaye gerektiren. büyük ölçekli endüstriyel tedavi için, seramik filtreler genellikle daha düşük bir mülk maliyetine sahiptir.
- [FONT:0)Environmental sürdürülebilirlik: [Döneticiler doğal, toksik olmayan malzemelerden yapılır. Yaşam sonunda, inşaat veya yeni filtre medyası için ezilmiş ve geri dönüştürülebilirler – yavaş veya mikroplastikler gibi sentetik polimerler.
- [FONT:0) Uzunluk: [Dön bakım ile, seramik filtreler 10-15 yıl sürebilir, polimer membranlar için 2-5 yıl ile karşılaştırılır. Bu, atık ve yedek iş yükünü azaltır.
- [FONT:0]Ease of Temizleme: [Döneticileri] Seramik membranlar agresif temizlik protokollerine dayanabilir - yüksek basınçta yıkanır, güçlü asitler veya oksiters ile kimyasal temizlik ve hatta termal yenilenme (bir kiln'deki organik foulantları azaltır).
- [FONT:0)Enerji verimliliği: [DÜDÜT:1] Birçok seramik filtre düşük transmembrane baskılarında çalışır (0.5-2 bar), özellikle yerçekimine dayalı veya siphon-fedilen sistemlerde, yüksek basınçlı ters osmosis ile karşılaştırıldığında enerji gereksinimleri azaltır.
Meydanlar ve Sınırlar
Hiçbir teknoloji ticaret yapmadan değildir. Geleneksel seramikler araştırmacıların aktif olarak ele aldığı birkaç engelle karşı karşıyadır.
Pore Boyut Seçiciliği
Porosity bir güç olsa da, küçük, üniformalı bir pore büyüklüğü dağılımı geleneksel işlemle zordur. Çoğu seramik filtre mikrotrasyon (0.1-10 μm) veya ultrafiltrasyon (0.01-0.1 μm) dereceleri nanotrasyon veya ters osmosis gerektiren uygulamalar için - ek membran kaplamaları olmadan daha az uygundur.
Klonlama ve Fouling
Tüm filtreler gibi, seramik medya kolloidal parçacıklar, biyofilmler ve ölçeklendirme ile rahatsız edicidir. Geleneksel seramiklerin sınıflandırılması, flx. Mitigation stratejileri, periyodik geri yıkama, hava scouring ve bazı çalışmalarda, tedavi öncesi - örneğin koagülasyon veya çözülme gibi - seramik filtrelerini azaltmak için kullanılır.
Brittleness
Yüksek sıkıştırıcı güce rağmen, seramikler sert bir stres altında ve yanlış bir şekilde kırılırsa çatlakları kırılabilir. Proper modülü tasarımı (örneğin, sıkıştırıcı çerçevelerde monte edilir) ve dikkatli taşımalar gereklidir. Katkı üretim teknikleri (3D baskı) daha dayanıklı monolithic yapılar üretmek için araştırılır.
Yeraltı geçirgenliği Polimerlere kıyasla Karşılaştırıldı
Geleneksel seramikler genellikle aynı pore derecelendirmesinin polimerik membranlarından daha düşük olabilir. Bu, verilen bir baskı için, akış oranı daha düşük. Ancak, seramiklerin dayanıklılığı ve daha uzun hayatı bunu azaltılabilir. Endüstri, çok kanallı monolith ve boş fiber seramik geometrileri kullanarak etkili filtrasyon alanını artırmak için çalışıyor.
Future: Geleneksel Seramik Filtrasyonda Yenilikler
Devam eden araştırma, mevcut sınırlamaları aşmak ve endüstriyel atık su arıtmadaki geleneksel seramiklerin rolünü genişletmek için vaat ediyor.
Nanocomposite Seramiks
Nanopartikülleri dahil ederek - örneğin titanyum dioksit (TiO2), grafikene oksit veya gümüş - kil matrix, araştırmacılar fotocatatik, antibakteriyel veya gelişmiş ad absorpsiyon özelliklerini verebilirler. Örneğin, TiO2 ile yüklenen bir terracotta filtresi aynı anda ve degrad organik boyaları UV veya güneş ışığı altında tutabilir, kirleticilerin tam olarak mineralizasyonuna ulaşabilir.
Yüzey Fonksiyonelizasyon
Fonksiyonel grupların (örneğin, amine, karboxyl veya zwitteronik) kimyasal tabakanın terziyesi, şarj ve reaktiviteye izin verebilir. Bu, belirli iyonların (örneğin, arsenic, fluoride) kaldırılmasına veya atom tabaka depozisyon gibi tekniklere izin verir.
Hybrid Systems
Gelişmiş membran teknolojileri ile geleneksel seramik pre-filtrasyonunu birleştirerek ( tersine osmosis veya elektrodiiyal) sinerjik tedavi trenlerini oluşturur. Seramik adım, sağlam, petrol ve ağır metalleri ortadan kaldırır, Orta Doğu ve Asya'daki daha pahalı su kullanan bitkileri korur.
Sıfır Sıvı deşarj (ZLD) Bütünleşme
ZLD sistemlerinde, her damla su geri kazanılır ve kirleticiler sağlam atıklardan kristalize edilir. Seramik filtreler ilk konsantrasyon adımını için idealdir, çünkü yüksek çözünürlüklü akışlarla başa çıkabilirler.Son pilot projeler, termal su atıklarından elde edilen bir seramik mikrofiltrasyon ünitesinin >98 su kurtarma elde edebileceğini göstermiştir.
Katkı İmalatı (3D Baskı)
Dijital tasarım, seramik filtrelerin tam olarak kontrol edilen porselen geometri ile oluşturulmasına olanak sağlar -lattice yapıları, gradient porosity veya hiyerarşik kanallar. Bu, yüksek kaldırma verimliliğini sürdürürken dramatik bir şekilde geliştirilebilir. Özel olarak tasarlanmış filtreler, envanteri azaltıp zaman yönlendirebilir.
Vaka Çalışması: Bir Deri Tannery'de Seramik Filtreler
Pratik bir resim Tamil Nadu'da orta büyüklükteki bir Tannery'den geliyor, Hindistan, kum filtreleri ve sentetik membranlarını yerel olarak üretilen taşware haçlı sistemle değiştirdi. Tannery 150 m3/day of Wastewater contains chromium (III), sulfides ve yüksek salinity.
- 40 'den kromyumun azaltılması; mg/L <0.5 mg/L
- Sulfides'in %90'ını ortadan kaldırmak
- Toplam 500 'den sağlam bir şekilde ortaya kondu; mg/L <10 mg/L
- >95'in temizlenmesinden sonra akış kurtarma, filtreler hala 18 ay sonra çalışır
Sistem, 14 ay içinde kendini azaltılmış kimyasal kullanım ve daha düşük bütçeli tasarruf maliyetleri ile ödedi. Şimdi bölgedeki diğer Tanneries için bir model olarak hizmet ediyor.
Düzenleme ve Çevre
Endüstriyel atık su deşarjı dünya çapında giderek daha katı düzenlemelerle yönetilir. Örneğin, ABD Çevre Koruma Ajansı'nın 03:0)Effluent Limitleri Kılavuzları) için birçok endüstriye yakın zorunlu olarak, ağır metallerin ve toksik organiklerin karbon ayak izini azaltabilir ve su yeniden kullanımlarına izin verebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dünyadan doğan ve ateşle şekillenen geleneksel seramikler, geçmişin yeniden boyut kontrolü ve fouling gibi zorluklar olduğunu kanıtlıyor.Onlara dünya çapındaki benzersiz porselen, termal ve kimyasal direnç, mekanik güç ve düşük maliyet süreçleri olarak, çamur filtrelemesi için uzun vadeli bir çözüm olarak, 21. yüzyılda geleneksel zanaatkarlıkta yenilikler, yüzey kimyası ve katkı maddeleri ile modern bir teknolojide daha temiz bir şekilde kapatıyoruz.
Daha fazla okuma için, [[DÜŞÜNCÜSÜŞÜNÜ:0)EPA'nın Endüstriyel Atıksu Kılavuzları[DÜT:1) veya son zamanlarda seramik membran performansı hakkında yapılan çalışmalar:2)Separasyon ve Purification Teknolojisi[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜ)[Üye Olmayanlar, Maddelerin dairesel ekonomisindeki Ek Bilgiler [DÜye Olmayanlar)