Введение
В отрасли мембранного разделения материалы определяют обновление и усовершенствование продуктов мембранного разделения, а также разработку технологий их применения.
Карбид кремния — признанный в отрасли материал для керамической мембранной сепарации нового поколения, обладающий значительными эксплуатационными преимуществами, такими как высокая пропускная способность, коррозионная стойкость, простота очистки, длительный срок службы и превосходное разделение масла и воды.
Преимущества керамической мембраны из карбида кремния:
Высокая пропускная способность, коррозионная стойкость, простота очистки и длительный срок службы.
Принцип фильтрации
Устройство ультрафильтрации с керамической мембраной из карбида кремния приводится в действие положительным давлением и обеспечивает разделение твердой и жидкой фаз в диапазоне 0.2-0.6 бар перепада трансмембранного давления.
Ультрафильтрация с использованием карбида кремния имеет следующие преимущества:
1. Идеальная точность фильтрации, подходит для концентрирования продуктов золя кремния с различными размерами частиц, размерами частиц 830, 1430 или более;
2. Масштаб обработки может быть большим или малым, непрерывным или прерывистым, а мембранные компоненты могут использоваться по отдельности или в комбинации. Процесс прост, операция проста, и легко автоматизировать управление.
3. Стабильная и долговечная фильтрация и надежный срок службы с гарантией 3- года и сроком службы более 5 лет.
Применение керамической мембраны из карбида кремния в силикатном золе
Являясь важным неорганическим полимерным материалом, силиказоль широко используется в таких областях, как химическая промышленность, точное литье, текстильная промышленность, производство бумаги, покрытий, пищевая промышленность, электроника и переработка полезных ископаемых.
В настоящее время в процессе производства кремнезоля в Китае в основном используется разбавленный кремнезоль с концентрацией, как правило, между 2-5% после ионного обмена и стабилизации силиката натрия. Этот раствор необходимо концентрировать до более чем 30%, а фактор концентрации гелевого раствора относительно велик. Большинство из них используют концентрирование ультрафильтрацией. Компания JMFILTEC разработала два типа фильтров ультрафильтрации с трубчатой мембраной из карбида кремния на основе эксплуатационных требований различных предприятий по производству кремнезоля.
Многоядерная серия ультрафильтров первого поколения с трубчатой мембраной из карбида кремния
Конфигурация основного оборудования
| Имя | Параметр |
| Мембранный контейнер | 19-ячеистая упаковка, односекционный мембранный контейнер используется для заполнения 19-ти трубчатых мембранных элементов из карбида кремния модели JMfiltec-SICT-40-H-19-1200-DZ. |
| Мембранный элемент | Модель JMfiltec-SICT-40-H-19-1200 -DZ, площадь одного фильтра составляет 0.5 квадратных метров. |
| Циркуляционный насос | Q Больше или равно 140 м3/час, H=28м, N=18.5кВт |
| Площадь земельного участка | Длина × Ширина=1500 x 500 мм |
| Количество | Примечания |
| 3 комплекта | Материал мембранного контейнера 304 или 316L |
| 57 штук | Общая установленная площадь мембраны составляет 28,5 кв.м., при рабочей производительности 6-8 м/ч (по жидкости) |
| 1 блок | |
| Зона размещения фильтра (без насоса и бака для промывочной воды) |
Характеристики ультрафильтрационного устройства на основе карбида кремния первого поколения:
1. Рабочая производительность одного устройства ультрафильтрации из карбида кремния в 1,5-2 раза превышает производительность традиционных устройств ультрафильтрации с органической трубчатой мембраной из ПВДФ;
2. Площадь, занимаемая фильтром, составляет одну четверть площади, занимаемой традиционными ультрафильтрационными фильтрами с органической трубчатой мембраной из ПВДФ;
3. Ультрафильтрация на основе карбида кремния практически не требует затрат на замену мембранных компонентов;
4. Эксплуатация не требует охлаждения и может адаптироваться к рабочим средам с температурой от 60 до 120 градусов.
Одноядерное параллельное соединение трубчатых мембран из карбида кремния первого поколения ультрафильтрации
Конфигурация основного оборудования
| Имя | Параметр |
| Мембранный контейнер | Одноядерная упаковка, односекционный мембранный контейнер используется для заполнения 1 трубчатого мембранного элемента из карбида кремния модели JMfiltec-SICT-40-H-19-1200-DZ. Уплотнение выполнено из одноконусного материала FKM |
| Мембранный элемент | Модель JMfiltec-SICT-40-H-19-1200 -DZ, площадь одного фильтра составляет 0.5 квадратных метров. |
| Циркуляционный насос | Q Больше или равно 140 м3/час, H=28м, N=18.5кВт |
| Площадь земельного участка | Длина × ширина × высота=3100 × 1100 × 1600 мм |
| Количество | Примечания |
| 60 комплектов | Материал мембранного контейнера 304 или 316L |
| 60 штук | Общая площадь установленной мембраны составляет 30 квадратных метров, а рабочая производительность составляет 6~8 м³/ч (пермеатной жидкости). |
| 1 комплект | |
| Зона размещения фильтра (без насоса и бака для промывочной воды) |
Характеристики ультрафильтрации на основе карбида кремния второго поколения:
1. Рабочая производительность одного устройства ультрафильтрации из карбида кремния в 1,5-2 раза превышает производительность традиционных устройств ультрафильтрации с органической трубчатой мембраной из ПВДФ;
2. Площадь, занимаемая фильтром, составляет две трети площади, занимаемой традиционными органическими трубчатыми мембранными фильтрами ультрафильтрации из ПВДФ;
3. Ультрафильтрация на основе карбида кремния практически не требует затрат на замену мембранных компонентов;
4. По сравнению с первым поколением ультрафильтрации на основе карбида кремния отдельные мембранные компоненты легко заменяются в случае повреждения; для ультрафильтрации на основе карбида кремния первого поколения требуется демонтаж 19-ядерного мембранного контейнера для проверки поврежденных мембранных компонентов, что является сложным процессом.
5. Эксплуатация не требует охлаждения и может адаптироваться к рабочим средам с температурой от 60 до 120 градусов.
Причины загрязнения мембран
Низкий расход подаваемой жидкости
Обычно скорость потока на поверхности ультрафильтрационной мембраны легко контролируется на уровне 2.5-3 м/с. При низкой скорости потока слой геля будет прикреплен к поверхности ультрафильтрационной мембраны, и скорость проникновения будет быстро уменьшаться.
Неполная замена при остановке ультрафильтрации
При выключении необходимо вытолкнуть силикатный золь из мембранного модуля и выполнить защиту или химическую очистку. Если не заменить его полностью вовремя, силикатный золь будет осаждаться на поверхности мембраны, образуя слой липкой мембраны, что влияет на скорость передачи.
Воздействие самого материального жидкого материала
Неполная реакция и плохая коллоидная стабильность могут легко загрязнить ультрафильтрационные мембраны.
Меры противодействия загрязнению мембраны
Необходимость очистки:
После эксплуатации в течение некоторого времени ультрафильтрационные мембраны часто испытывают закупорку мембраны и концентрационную поляризацию. Закупорка мембраны вызвана осаждением определенных компонентов на поверхности мембраны и внутри пор, что приводит к изменению размера пор. Явление концентрационной поляризации относится к градиенту концентрации, образующемуся на поверхности мембраны путем перехвата компонентов в противоположном направлении фильтрации. Эти два явления сосуществуют в процессе концентрирования золя кремния, что приводит к значительному снижению фильтрационной способности мембраны. Для обеспечения высокой проницаемости мембраны (т. е. способности переноса растворителя на единицу площади поверхности) и значительной скорости удержания (т. е. мембрана имеет способность удерживать растворенные вещества выше фиксированной молекулярной массы) система ультрафильтрации работает в течение одного цикла (обычно концентрируя один резервуар материала) и проходит защитную очистку проникшей водой. После определенного периода эксплуатации или когда скорость входного потока ниже диапазона параметров, необходимо своевременно проводить химическую очистку.
Эффект очистки:
Удалить компоненты, отложившиеся в порах мембраны, которые влияют на проницаемость мембраны; Удалить низкомолекулярные солевые вещества из пор мембраны; Невозможность образования силикатного золя с достаточным размером частиц; Удалить частицы продукта, отложившиеся внутри трубки ультрафильтрационной мембраны; Дезинфицировать трубопровод для контроля роста и размножения бактерий; Очистить клапаны трубопровода, насосы и другие детали.
Метод очистки:
После каждой концентрированной партии промывайте мембрану защитной водой в течение 15 минут; После 50 часов работы выполните химическую очистку (обычно с использованием 5% водного раствора NaOH в качестве чистящего средства), прерывистое производство требует ежедневной очистки. Чистящее средство можно использовать многократно.
Предотвращение загрязнения мембраны
1. Обратите внимание на расход циркуляционного насоса и убедитесь, что давление соответствует потребностям ультрафильтрационного устройства;
2. Если мембрана не используется в течение длительного времени, обратите внимание на ее антикоррозийную и водонепроницаемую защиту;
3. Создать файл операции ультрафильтрации
4. Оснащен прецизионной системой фильтрации и регулярно очищаемыми фильтровальными мешками;
5. Убедитесь, что проходящий через ультрафильтрационное устройство силикатный золь имеет нормальный перепад давления и скорость потока на поверхности мембраны;
7. При отключении машины на некоторое время ее следует своевременно очищать и герметизировать, чтобы поверхность мембраны оставалась влажной.
