막 기술은 26 세기 최고의 수처리 기술 중 하나로 여겨진다. 최근 10 년 동안 막 재료 기술과 막 분리 기술이 크게 발전하여 물 처리 분야에 광범위하게 적용되었다. 수처리용 세라믹 멤브레인의 여과 분리 성능은 구멍 지름 크기 및 분포, 구멍 틈새 및 표면 형태와 밀접한 관련이 있습니다. 세라믹 멤브레인의 활성 분리층은 입자의 무작위 축적으로 이루어지며, 다공성은 보통 30 ~ 35% 이며, 구불한 인자는 통제하기 어렵고 세라믹 멤브레인의 수처리 효율은 제한적입니다. 세라믹 멤브레인의 준비, 수정 및 공정 최적화 신기술을 연구하고 세라믹 멤브레인의 여과, 분리 및 오염 방지 효율을 향상시키는 것은 세라믹 멤브레인 수처리 분야의 연구 핫스팟입니다.
1. 수처리 용 세라믹 멤브레인의 제조 기술
1. 1 제조제 준비 과정
조공제는 물 처리 도자기의 다공성을 높이는 간단하고 경제적인 방법이다. 조공제는 무기물과 유기물로 나눌 수 있다. 무기조공제는 탄산암모늄, 탄산수소, 염화암모늄 등 고온에서 쉽게 분해되는 물질이나 흑연, 석탄가루 등 무기탄소가 있다. 유기 발생제는 주로 톱날, 전분, 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸 아크릴레이트 (PMMA) 등과 같은 천연 섬유와 고분자 중합체를 포함한다. 양 등은 Al2O3 을 막 기체로, 팽윤토를 소결제로, 옥수수 전분을 조공제로 하여 돌출, 교차, 건조, 소결 등의 공정을 통해 도자기막을 준비한다. 그 결과, 전분 함량이 증가함에 따라 Al2O3 전달체의 최대 구멍 지름과 평균 구멍 지름이 증가하고 세라믹 멤브레인의 구멍 틈새가 24% 에서 38% 로 증가한 것으로 나타났다.
1.2 템플릿 에이전트 준비 과정
이 템플릿은 합성 재질의 형태, 구조 및 크기를 효과적으로 제어하고, 구멍 구조가 질서 정연하고, 구멍 지름이 균일하며, 구멍 틈새가 큰 마이크로공, 메조 포러스 및 대공 재질을 준비합니다. 레시피법은 풍부한 선재와 유연한 조절 수단을 갖추고 있으며, 레시피법으로 수처리용 도자기막을 준비하는 것은 매우 전도성이 있다. 여름 등은 유기 폴리스티렌 마이크로볼을 템플릿으로 자외선 중합을 통해 구멍 지름이 100nm 인 3 차원 폴리우레탄 대공재를 준비했다. Sadakane 등은 PMMA 를 템플릿으로 사용하여 66-8 1% 의 다공성 범위를 가진 3 차원 거대 구멍이 있는 금속 산화물 재질을 준비했다. 표면활성제는 용액에서 미셀, 마이크로로션, 액정, 소포 등 자가조립체를 형성할 수 있으며, 자가조립 기술에서 자주 유기 템플릿으로 쓰인다. 계면활성제 16 탄기 트리메틸 브롬화 암모늄을 주형제로 하여 질서 정연한 메조 포러스 분자 체 MCM4 1 을 준비할 수 있으며, 다양한 대칭 구멍이 있으며, 구멍 지름은 2 ~ 50 nm 입니다. Choi 등은 Tween80 을 템플릿으로 사용하여 그라데이션 구멍 지름 구조를 가진 TiO _ 2-Al2O3 세라믹 멤브레인을 제작했으며 세라믹 멤브레인의 침투성이 크게 향상되었습니다.
1.3 섬유 라미네이트의 제조
세라믹 섬유 소재는 성막 과정에서 지지체 표면에 빠르게 퇴적되어 막층의 침투성을 현저히 떨어뜨려 높은 틈새와 비 표면적을 쉽게 얻을 수 있어 막재료의 침투성을 높이는 데 큰 역할을 한다. 코 등은 이산화 티타늄 섬유를 원료로 하여 스핀 코팅법으로 평균 구멍 지름이 50nm 인 도자기 섬유막을 준비했다. 구형 입자의 유지율은 95% 보다 크고 막 플럭스는 900Lm-2h- 1 보다 큽니다.
1.4 졸-겔의 제조
솔-젤 기술은 주로 재질 크기를 조절하여 세라믹 멤브레인 분리층의 분리 정확도를 제어합니다. 졸-겔법은 나노급 졸을 형성할 수 있으며, 결과 세라믹 멤브레인은 구멍 지름이 작고 구멍 지름 분포가 좁으며, 침투성이 높은 선별적인 한외 여과막 및 나노 여과막을 준비하는 데 적합합니다. 학 등은 중합졸법을 사용하여 평균 구멍 지름이 0.7～2.5nm 인 TiO2 나노 필터를 준비했다. 페그의 분자량은 500 ~ 000da 이고 Mg2+ 에 대한 유지율은 88% 입니다.
수처리 세라믹 멤브레인 수정 기술
2. 1 화학 기상 증착 수정 기술
화학 기상 침착은 세라믹 멤브레인의 구멍 구조 및 여과 성능을 향상시키기 위해 세라믹 멤브레인 표면에 실리카 또는 금속 산화물을 증착시키는 매우 효과적인 방법입니다. 임 등은 CVD 기술을 이용하여 평균 구멍 지름이 4nm 인 Al2O3 세라믹 멤브레인을 개조하여 구멍 지름 범위가 0.4 ~ 0.6 nm 인 SiO2 세라믹 멤브레인을 준비했다. CVD 방법은 일반적으로 고온 진공 환경에서 진행되어야 하며, 전구체에 어느 정도의 휘발성이 있어야 한다.
2.2 원자 층 증착 수정 기술
원자층 퇴적 (Atomic layer deposition, ALD) 기술은 물질을 단일 원자막 형태로 세라믹 멤브레인 표면에 층별로 퇴적시켜 세라믹 멤브레인 표면에 마이크로 나노 구조를 만들 수 있습니다. 이 등은 원자층을 통해 평균 구멍 지름이 50nm 인 도자기막 표면에 산화 알루미늄 층을 퇴적해 원자층의 퇴적 횟수를 조절하여 막의 평균 구멍 지름을 조절한다. 변형 후 세라믹 멤브레인에 의한 소 혈청 알부민의 차단율은 2.9% 에서 97. 1% 로 증가했다.
2.3 표면 그래프트 변형 기술
표면 접지 기술은 일반적으로 막 재질의 표면 특성을 제어하는 데 사용되며, 접지 과정은 막의 구멍 구조를 변경하여 구멍 지름을 줄이는 목적을 달성합니다. 일반 세라믹 멤브레인 표면은 물을 흡수하여 다량의 수산기를 형성하며, 유기 실란을 접목하여 메조 포러스 막 표면에 유기 분자 층을 수정할 수 있습니다. 접지분자의 체인장과 관능단을 조절하여 구멍 지름의 크기를 조절하여 특수한 표면 성질을 얻을 수 있다. Singh 등은 그라프 트 실란 커플 링제가 다공성 세라믹 멤브레인의 기공 크기를 더욱 감소시킬 수 있음을 발견했다. 코헨 등은 도자기 한외 여과막 표면에 친수성 PVP 를 접목하고, 개조성 막 구멍 지름이 줄어들고, 차단 성능이 향상되고, 오염방지 성능이 향상되어 유수 분리에 사용할 수 있다.
수처리 세라믹 멤브레인의 제조 및 개질 공정 최적화
3. 1 세라믹 멤브레인 재료 및 첨가제 선택
수처리용 세라믹 멤브레인의 제조는 주로 원료와 소결 공정에 집중되어 있다. 소결 보조제를 첨가하여 소결 온도를 낮추고, 저렴하고 소결이 쉬운 원료를 사용하여 원료 비용을 절감하고, 고급 소결 공정을 사용하여 저비용 통제를 실현하는 것이 세라믹 멤브레인의 연구 중점이다. 세라믹 멤브레인의 준비 과정에서 기본 막 재료에 액체 또는 고체 소결 보조제를 첨가하는 경우가 많습니다. 고령토, 칼륨 장석 등 천연 규산염 점토 광물은 저온에서 녹아 액상을 형성하고, 입자간 모세작용력의 작용으로 소포막 재료의 기체 입자를 적셔 입자를 접착시켜 다공성 세라믹 멤브레인의 좋은 기계적 강도를 보완한다. 산화 티타늄 지르코니아 등 금속 산화물은 세라믹 멤브레인 기판과 다중 산화물 고용체를 형성하여 소결 온도를 낮추고 세라믹 멤브레인의 제조에 도움이됩니다.
3.2 세라믹 멤브레인 소성 공정 최적화
다공성 세라믹 멤브레인은 여러 번 소결되어야 하며 소결 공정 주기가 길고 에너지 소비가 많은 문제가 있습니다. 소결 보조제나 소결 재료를 사용하여 소결 온도를 낮추는 것 외에도 소결 시간을 줄이거나 준비 주기를 단축하면 소결 공정 비용을 절감할 수 있습니다. 소결시간을 단축하는 방면에서 마이크로웨이브 소결 기술은 일종의 비접촉식 기술이다. 열은 전자파를 통해 전달되어 재료 내부로 직통해 소결의 불균형성을 최소화하고 소결 온도를 낮추면서 소결 시간을 단축한다. 마이크로웨이브 기술은 거의 촘촘한 세라믹 복합 재료를 준비하는 데 많이 사용되며, 재료의 구조와 성능을 개선하고 다공성 세라믹 복합 재료를 준비하는 데도 사용할 수 있습니다. 소결주기를 단축하는 데 있어서, 연구진은 저온소결기술이 다층도자기 부품 패키징 분야에서 성공적으로 응용되는 것을 참고하여 * * * 소결기술을 채택하여 소결횟수를 줄여 소결비용을 낮출 것을 제안했다.
4. 결론
물 처리 세라믹 멤브레인의 준비 기술은 세라믹 멤브레인의 전반적인 성능을 향상시키는 것을 목표로하며 세라믹 멤브레인 준비 기술의 돌파구는 세라믹 멤브레인의 미세 구조를 조절하여 달성 할 수 있습니다. 현재, 세라믹 멤브레인의 준비 기술 (예: 기공 형성 제 준비 기술, 템플릿 준비 기술, 섬유 적층 준비 기술, 졸-겔 기술 및 고체 입자 소결 기술 등) 은 점점 더 주목을 받고 있습니다. 물 처리 세라믹 멤브레인 준비 기술에 대한 연구는 세라믹 멤브레인 기술 및 산업의 발전을 이끌고 촉진하며 상수도 업그레이드 및 수질 개선의 병목 현상을 완화합니다.
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