Introduction
Les membranes organiques sont largement utilisées dans les projets conventionnels de traitement de l’eau en raison de leur avantage en termes de coût. Cependant, ils sont sujets au vieillissement, au colmatage et aux dommages lorsqu’ils sont confrontés à diverses qualités d’eau industrielles extrêmes. Cet article passe en revue trois conditions de fonctionnement inappropriées pour les membranes organiques et détaille les principaux avantages des membranes d'ultrafiltration inorganiques en carbure de silicium dans des conditions d'eau difficiles, aidant ainsi à éviter les détours dans la sélection du processus.
Catégorie 1 : Les acides et alcalis forts, les concentrations élevées d’oxydants corrodent la qualité de l’eau.
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Fonctionnalité |
Contenu |
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Caractéristiques de fonctionnement |
① La plage de pH extrême de l'eau brute tout au long de l'année : pH < 2 pour les eaux usées fortement acides, pH > 13 pour les eaux usées chimiques fortement alcalines ; ② L'eau contient de fortes concentrations de substances oxydantes fortes telles que l'hypochlorite de sodium, le peroxyde d'hydrogène, l'ozone et le dichromate ; ③ Le système nécessite des agents acides et alcalins à haute-fréquence et haute-concentration pour nettoyer en profondeur les éléments de membrane fortement contaminés. |
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Lacunes de la membrane organique |
La plupart des membranes organiques PVDF disponibles dans le commerce ne peuvent tolérer de manière stable que des niveaux de pH compris entre 1 et 12. Une exposition prolongée à des acides et alcalis forts concentrés provoquera progressivement un gonflement, une hydrolyse et une rupture des chaînes moléculaires. Une immersion continue dans des oxydants à haute concentration-endommagera la structure du polymère, provoquant la fragilité et la fissuration des fibres de la membrane, ainsi que l'effondrement des pores, rendant la membrane incapable de fonctionner correctement. |
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Scarbure d'iliciumcéramiqueadaptation membranaire |
Le carbure de silicium est chimiquement extrêmement inerte et possède une plage de pH de 100 %. Fonctionnement stable de 0 à 14 degrés ; peut résister à une immersion et à un nettoyage prolongés avec des concentrations élevées d'acides, d'alcalis et d'oxydants sans gonflement, vieillissement ou dommage par oxydation ; le taux de récupération du débit dépasse 95 % après chaque nettoyage en profondeur ; les performances à long-terme ne montrent aucune dégradation. |
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Scénarios typiques de l'industrie |
Liqueur mère à haute teneur en sel-de produits chimiques fins, eaux usées provenant de la gazéification chimique du charbon, liquides de nettoyage acides et alcalins provenant de batteries au lithium et solutions à haute teneur-acides et alcalines issues de la synthèse pharmaceutique, etc. |
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Cas spécifiques |
Lien -Membranes céramiques en carbure de silicium utilisées dans la purification des liquides acides
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Catégorie 2 : Eau à haute teneur en solides, à haute teneur en huile et à haute dureté qui abrase la surface.
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Fonctionnalité |
Contenu |
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Caractéristiques de fonctionnement |
① L'eau contient des niveaux élevés de matières en suspension, d'huile émulsionnée, de colloïdes et de fines particules dures ; ② Le fonctionnement nécessite un nettoyage physique de haute-intensité pour éliminer le gâteau de filtration de la surface de la membrane et un rinçage à long-long terme de la surface de la membrane ; ③ Les polluants sont facilement compactés à l’intérieur des pores de la membrane, formant une couche d’adsorption irréversible. |
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Lacunes de la membrane organique |
Les fibres de la membrane organique sont douces, et le récurage à l'air à haute intensité-à long terme et l'abrasion des particules dures entraîneront l'usure, la rupture et la inutilisabilité des fibres de la membrane. Les matériaux organiques sont plus hydrophobes que les membranes céramiques en carbure de silicium, et l’huile et les colloïdes peuvent facilement y adhérer étroitement. Le nettoyage classique ne permet pas de les éliminer complètement, ce qui entraîne une baisse importante du flux. |
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Scarbure d'iliciumcéramiqueadaptation membranaire |
La membrane céramique en carbure de silicium est intégralement frittée à haute température, et sa résistance mécanique et sa résistance à l'usure dépassent de loin celles des membranes organiques. Il peut résister longtemps à un nettoyage physique à haute-pression. Le matériau est naturellement hydrophile et l’huile et les colloïdes sont difficiles à compacter et à adsorber. Combiné à un nettoyage en profondeur avec des acides et des alcalis forts, la couche de contaminants peut être complètement éliminée, ce qui prolonge considérablement le cycle de nettoyage et la durée de vie. |
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Scénarios typiques de l'industrie |
Eaux usées huileuses industrielles, eaux souterraines de puits minéraux, liquide d'extraction de lithium des lacs salés, récupération et filtration de catalyseurs chimiques, eaux usées de transformation des aliments et des huiles végétales, eaux usées de prétraitement de galvanoplastie contenant des matières en suspension, etc. |
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Cas spécifiques |
Figure - Angle de contact avec l'eau de différents matériaux de membrane
Catégorie 3 : Systèmes à haute-température contenant des solvants organiques polaires
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Fonctionnalité |
Contenu |
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Caractéristiques de fonctionnement |
① The long-term operating temperature of the feed liquid is >60 degrés ; ②L'eau contient des solvants organiques polaires tels que des cétones, des amides et des esters d'alcool. |
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Lacunes de la membrane organique |
La plupart des membranes organiques polymères ne peuvent résister à des températures allant jusqu'à 50-60 degrés. Dans des conditions de température élevée, la structure de la membrane se ramollit et se déforme, et la taille des pores change. Des matériaux tels que le PVDF peuvent être dissous et gonflés par des solvants organiques hautement polaires, perdant directement leur fonction de filtration et posant un risque de mise au rebut de l'ensemble du système. |
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Scarbure d'iliciumcéramiqueadaptation membranaire |
Les matériaux inorganiques présentent une excellente stabilité thermique et peuvent résister à des liquides à haute température supérieure à 80 degrés pendant de longues périodes. Ils ne réagissent pas avec la plupart des solvants organiques, maintiennent la stabilité structurelle dans les systèmes liquides contenant des solvants- et garantissent une précision de filtration constante tout au long du processus. |
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Scénarios typiques de l'industrie |
incluent la clarification à haute-température des filtrats alimentaires, la purification par solvant des produits chimiques fins, le filtrat à haute-température issue de la bio-fermentation et la séparation à chaud des matériaux-sensibles à la chaleur. |
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Cas spécifiques |
Résumé de la sélection basée sur les conditions de fonctionnement
Face à trois qualités d'eau industrielles extrêmes :-acides et alcalis fortement corrosifs,-contamination élevée par les huiles solides et-solvants organiques à haute température-, les défauts des matériaux à membrane organique sont amplifiés. Des problèmes tels que le vieillissement et la rupture des fibres, la dégradation permanente du flux et l'incapacité de récupérer les performances grâce au nettoyage chimique apparaissent rapidement, entraînant des remplacements fréquents de membrane et une augmentation significative des coûts de maintenance des projets à long terme. Les membranes céramiques en carbure de silicium, tirant parti de leurs avantages en termes de performances, possèdent de multiples atouts fondamentaux : résistance à une forte corrosion à tous les niveaux de pH, résistance mécanique élevée, résistance à l'usure et à l'érosion, résistance aux températures élevées et aux solvants organiques, hydrophilie native et flux élevé stable. Ils sont moins sujets au colmatage par les colloïdes et les contaminants pétroliers, présentent une augmentation progressive du différentiel de pression et démontrent une excellente récupération du flux après le nettoyage. Leur durée de vie peut être 3-5 fois celle des membranes organiques, atténuant ainsi efficacement diverses défaillances opérationnelles des membranes organiques à leur source. Cela fournit une solution de filtration stable et à long terme pour les projets ambitieux de traitement de l'eau industrielle dans les domaines de la chimie fine, des nouvelles énergies des batteries au lithium, des lacs de sels minéraux et de la synthèse pharmaceutique.
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