Si analizamos el desarrollo de la industria durante el siglo pasado, la evolución de los materiales de membranas cerámicas nunca ha sido un truco tecnológico, sino más bien un resultado inevitable de avances sucesivos. Este artículo recorre la historia completa del desarrollo de las membranas cerámicas, analizando la lógica subyacente de la exploración de múltiples materiales, la popularización de la alúmina, la implementación de la producción nacional y la iteración hacia el carburo de silicio, obteniendo así una comprensión de las principales tendencias en la industria de las membranas inorgánicas.
I. Orígenes de la industria militar: la primera exploración nacida de la "separación especial" (década de 1940)
La membrana cerámica no fue desarrollada para el tratamiento del agua, sino para servir en la separación de isótopos en la industria nuclear. En ese momento, la industria necesitaba urgentemente un portador que fuera física y químicamente estable, que no reaccionara con el medio, que tuviera un tamaño de poro extremadamente pequeño, una estructura estable y que pudiera funcionar durante mucho tiempo en condiciones difíciles. La membrana cerámica acaba de cumplir este requisito.
Imagen: UF₆ (hexafluoruro de uranio)
Las membranas cerámicas desarrolladas en esta etapa eran simplemente materiales especiales utilizados en laboratorios. Su control del tamaño de los poros era burdo y su precisión de separación baja, lo que los hacía completamente inadecuados para el tratamiento industrial de agua líquida. Sin embargo, sentaron las bases para las características centrales de "estabilidad y resistencia a la corrosión" en tecnologías de membranas cerámicas posteriores.
II. La aparición de las membranas cerámicas de alúmina: solución del problema "de 0 a 1" en el tratamiento de aguas industriales (décadas de 1960 a 1990)
Con el rápido desarrollo de la industria global, la demanda de clarificación de líquidos y separación de materiales en las industrias de alimentos y bebidas y de productos químicos básicos se ha disparado. La filtración tradicional de placas y marcos y el papel de filtro no son lo suficientemente precisos y se contaminan fácilmente. La industria necesita urgentemente un material filtrante inorgánico reutilizable y lavable, y han surgido membranas cerámicas de ultrafiltración para satisfacer esta necesidad.
Después de realizar pruebas comparativas con varios materiales inorgánicos, la alúmina se ha convertido en la opción óptima para aplicaciones industriales civiles. Si bien no es el material inorgánico de mayor-rendimiento, tiene importantes ventajas en la producción en masa: abundantes reservas de bauxita, bajos costos de material, tecnología madura de sinterización a baja-temperatura, alto grado de estandarización de los productos terminados, propiedades fisicoquímicas equilibradas en condiciones normales de operación y costos de producción y mantenimiento controlables durante todo el ciclo de vida. Es un material de membrana inorgánico adecuado para su implementación global a gran-escala.
Las membranas cerámicas de alúmina han abordado con éxito los requisitos fundamentales de "estabilidad y reutilización" en la filtración industrial, convirtiéndose en la primera membrana cerámica en lograr una verdadera aplicación industrial.
III. Localización industrial: las membranas cerámicas de alúmina domésticas logran una producción en masa independiente (principios del siglo XXI)
A principios del siglo XXI, aumentó la demanda interna de filtración industrial. Sin embargo, las membranas cerámicas de alúmina estaban completamente monopolizadas por proveedores extranjeros, lo que generaba altos costos y retrasos en el servicio postventa. Por tanto, la sustitución nacional de membranas inorgánicas se convirtió en una necesidad para la industria. Instituciones y empresas de investigación nacionales colaboraron para lograr una producción en masa independiente de membranas cerámicas de alúmina de fabricación nacional. La producción nacional redujo significativamente los costos de aplicación y llenó vacíos en la cadena industrial local.
La importancia de la membrana de alúmina de producción nacional:
l Esto reduce significativamente el costo de aplicación de membranas cerámicas en escenarios de tratamiento de agua convencionales, lo que hace que las membranas inorgánicas sean más asequibles para más empresas.
l Esto ha promovido la madurez de la cadena industrial nacional de membranas cerámicas y ha acumulado una base tecnológica para la posterior investigación y desarrollo de materiales de alta-extremidad.
Imagen: Membrana cerámica de alúmina
Sin embargo, sus principales deficiencias de rendimiento no se han superado. Todavía es difícil operar de manera estable durante mucho tiempo frente a condiciones de alto contenido de sal, alta temperatura y fuertes condiciones de acoplamiento ácido-base en industrias como la de nuevas energías y la industria química de lagos salados. El mercado de gama alta-todavía está ocupado por materiales de membrana especiales extranjeros.
IV. Avance de las membranas cerámicas de carburo de silicio: soluciones adaptadas a "condiciones de trabajo extremas" (durante la última década)
En la última década, aproximadamente, surgieron las industrias de baterías de litio, extracción de litio de lagos salados y semiconductores, creando aguas residuales con cinco condiciones extremas acopladas: alta salinidad, alta temperatura, ácidos y álcalis fuertes, alto contenido de materia orgánica y alto contenido de partículas sólidas. La alúmina es estable en condiciones operativas normales, pero su flujo decae rápidamente en condiciones extremas, lo que la hace inadecuada para las necesidades de producción continuas y con tiempos de inactividad reducidos- de las empresas, lo que pone de relieve la escasez de membranas inorgánicas exclusivas-de alta gama.
Basándose en los estrictos requisitos de las condiciones operativas de alto nivel-y gracias a los avances de la industria en la tecnología de sinterización a alta-temperatura, se han desarrollado membranas cerámicas de carburo de silicio. Heredan completamente las ventajas principales de las membranas inorgánicas, como una larga vida útil, alta confiabilidad, capacidad para retener materia orgánica suspendida y capacidad de limpieza repetida. Con una estructura de poros cristalinos superior, son adecuados para diversas calidades de agua extremas y complejas, abordando las deficiencias de las membranas de alúmina en condiciones operativas.
V. Tendencias futuras de la industria: impulsadas tanto por las políticas como por el cumplimiento, las membranas cerámicas inorgánicas están preparadas para convertirse en la tendencia principal a largo plazo-.
Las membranas de ultrafiltración convencionales no muestran diferencias significativas en su capacidad para retener contaminantes, y la selección se basa en gran medida en el costo y los hábitos de mantenimiento; sin embargo, la tendencia a largo plazo-de la industria está determinada tanto por las políticas industriales nacionales como por el cumplimiento global de las PFAS.
Las políticas industriales nacionales están empoderando a la industria:Las membranas cerámicas-de alto rendimiento se incluyen en los catálogos nacionales de nuevos materiales clave y equipos que fomentan la protección del medio ambiente. En la lista de adquisición prioritaria de nuevos materiales clave se incluyen dos tipos de membranas cerámicas; los proyectos de mejora de la tecnología de membranas cerámicas con cero emisiones-reciben subvenciones de hasta 30 millones de yuanes por proyecto; El proyecto especial del 14.º Plan Quinquenal-continúa apoyando la investigación y el desarrollo de materiales de membranas nacionales. Junto con el desarrollo de doble-carbono, la reutilización de los recursos hídricos y las mejoras en la protección ambiental, los criterios de selección de la industria han pasado de "utilizables" a "duraderos y de bajo-mantenimiento", con una orientación nacional clara: se prefieren las membranas cerámicas para el tratamiento complejo del agua, y se está promoviendo la localización de materiales de membranas-de alta gama.
Cumplimiento de PFAS:Con la implementación de regulaciones sobre PFAS en Europa y Estados Unidos, los controles internos se están endureciendo gradualmente. La producción comercial de membranas orgánicas a menudo implica la adición de aditivos fluorados, lo que plantea un riesgo de contaminación por PFAS durante todo su ciclo de vida. Las empresas líderes han ido eliminando gradualmente los materiales filtrantes orgánicos fluorados.
Las membranas cerámicas inorgánicas se producen sin flúor, tienen propiedades estables, no presentan riesgos de cumplimiento de PFAS, tienen una vida útil 3-5 veces mayor que la de las membranas orgánicas y generan menos desechos sólidos. Cumplen con los requisitos de producción ecológica y se convertirán en la opción principal para la filtración de gama media-a-alta a medio y largo plazo.
Introducción de la empresa - JMFILTEC se centra en la investigación y el desarrollo de membranas cerámicas de carburo de silicio.
Zhejiang Jianmo Technology Co., Ltd. se compromete a desarrollar los materiales de membrana de carburo de silicio más robustos y duraderos. El equipo fundador comenzó un trabajo de I+D relacionado con materiales de membrana de carburo de silicio en 2011 y hasta la fecha ha obtenido 8 patentes de invención, ha solicitado casi 50 patentes de invención y 6 patentes PCT.
Como empresa nacional de alta-tecnología y empresa"especializada, refinada e innovadora" en la provincia de Zhejiang, JMFILTEC siempre se ha adherido a la filosofía de desarrollo "centrada en el cliente e impulsada por la tecnología-", esforzándose por crear productos de membrana de carburo de silicio de clase mundial-. Actualmente, los productos de la empresa cubren membranas tubulares, membranas de hoja plana-, membranas de columna y otros equipos derivados, ampliamente utilizados en la purificación de agua potable, tratamiento de agua recuperada, desalinización de agua de mar, separación de procesos químicos, producción química de sal y cloro{6}}álcali, tratamiento de agua de minas, microelectrónica semiconductora, eliminación de impurezas alimentarias y farmacéuticas, extracción de litio de lagos salados, producción de ánodos y cátodos de nueva energía, reciclaje de líquidos residuales fotovoltaicos y petróleo. extracción de gas de esquisto, entre muchos otros campos. Con sus principales ventajas de fuerte resistencia a la corrosión, alto rendimiento, larga vida útil y fácil limpieza, ha ganado el reconocimiento de los clientes y del mercado, lo que lo hace altamente competitivo en el mercado internacional.
¿Alguna vez se ha encontrado con situaciones en-sitio donde "las membranas orgánicas no podían soportar la carga y las membranas de alúmina no eran lo suficientemente estables"? ¿Qué otras preguntas tiene sobre la aplicación, el mantenimiento y la comparación de costos de las membranas de carburo de silicio? No dude en contactarnos.
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