מבוא למוצר
מוצר זה הוא מוצר חדשני שפורץ את הגבול בין תרחישי היישום של ממברנות אנאורגניות ואורגניות. הוא משלב את היתרונות של מוצרי ממברנה קרמיים יציבים ועמידים, כמו גם צפיפות מילוי גבוהה של מוצרי ממברנה אורגניים. שיטת השימוש דומה מאוד לזו של ממברנות עמודות אורגניות, אשר מפצה על הדרישות הגבוהות לאיכות מי הכניסה, צריכת מי שטיפה גבוהה והסיכון לשבירת חוט בטכנולוגיית ממברנות אולטרה-פילטרציה. זה יכול לשפר את תפוקת המים של מערכות סינון אולטרה ולהפחית את עלויות הניקוי הכימי.
מודול הממברנה הקרמית מורכב ממספר מחסניות מסנן קרמיות מובנות מסיליקון קרביד המחוברות זו לזו. העיצוב המבני הייחודי הופך את הפיזור ההידראולי של תעלות ייצור המים ותעלות השטיפה של כל ממברנה צינורית לאחידה יותר, ואפקט שחזור השטיפה לאחור יוצא מן הכלל.
למה לבחור בקרום קרמי?
מהי קרום קרמי?
הממברנה הקרמית היא ממברנה העשויה מחומרי גלם אבקתיים כגון תחמוצת אלומיניום, תחמוצת זירקוניום ותחמוצת טיטניום בתהליך סינטר. דופן צינור הממברנה הקרמית מכוסה בצפיפות במיקרו-נקבים. הפרש הלחץ הסטטי משני צידי הממברנה משמש ככוח המניע לסינון. מולקולות קטנות (או נוזלים) עוברות דרך הממברנה, ומולקולות גדולות (או חלקיקים מוצקים, טיפות נוזל) נשמרות על ידי הממברנה כדי להשיג את המטרה של הפרדה, ריכוז וטיהור של רכיבים שונים של נוזל הזנה.
מנגנון הסינון של ממברנות קרמיות כולל סינון זרימה צולבת וסינון ללא מוצא. ביניהם, לסינון בזרימה צולבת יש יתרונות ביצועים. רוב מוצרי החברות הם בעיקר סינון צולב.
סינון זרימה צולבת: הנוזל הנוזל הגולמי מסתובב במהירות גבוהה בצורה משיקית דרך פני הממברנה. התסנין (או החדיר) מסונן החוצה דרך פני הממברנה בלחץ. זרימת הנוזל הגולמי מדכאת ביעילות את בעיית החסימה הקלה של מדיום המסנן בשיטת הסינון הטרמינלית המסורתית, מבטיחה פעולה רציפה של תהליך ההפרדה, משפרת את יעילות ההפרדה ודיוק ההפרדה ומפחיתה ביעילות את צריכת האנרגיה של ההפרדה. תַהֲלִיך.
סינון ללא מוצא: בעת סינון נוזל הזנה בריכוז גבוה, חלקיקים גדולים של נוזל ההזנה נלכדים בקלות על פני הממברנה כדי ליצור זיהום ממברנה, מה שגורם לירידה מהירה ביעילות ההפרדה. זה מתאים רק לטיפול בנוזלים עם תכולת מוצקים נמוכה מאוד.
למה לממברנות קרמיות יש שטח שוק?
-
חומרי ממברנה בעלי ביצועים גבוהים הם תעשייה אסטרטגית מפתחת לפיתוח לאומי. ההערכה היא שהערך הכולל של תעשיית הממברנות של ארצי יגיע ל-500 מיליארד יואן ב-2025.
-
לממברנות קרמיות תכונות מכניות מצוינות, עמידות כימית ודיוק סינון. הם הומצאו על ידי ד"ר פאל בפרויקט מנהטן בשנות הארבעים. לאחר יותר מ-70 שנות פיתוח, תחומי היישום שלהם התרחבו בהדרגה מכוח גרעיני, צבאי וחלל לתחומים אזרחיים כמו מוליכים למחצה, אנרגיה חדשה וביו-רפואה. גודל השוק העולמי יגיע ל-6.83 מיליארד דולר בשנת 2023. משאבי המים במזרח התיכון מועטים. ההוצאות הכוללות של פרויקטים של התפלת מי ים שתוכננו או יצאו לדרך ב-2023 מגיעה ל-39.3 מיליארד דולר. העתיד צפוי לפתח תקופה ארוכת טווח של התרחבות מהירה. התפלה תרמית מסורתית צורכת כ-5 קילוואט-שעה למטר מעוקב, בעוד שהתפלת ממברנה צורכת רק 2.5-3 קילוואט-שעה. על רקע "יוזמת החגורה והדרך", התפלת ממברנות צפויה להמשיך ולפתוח מרחב ביקוש לייצוא ממברנות הפרדה מקומיות.
מדוע ממברנות קרמיות יהפכו לקטגוריית פיתוח מרכזית של תעשיית הממברנות בסין
חומרי ממברנה נמצאים בשימוש נרחב בהפרדה סלקטיבית של נוזלים וגזים, ולחומרי ממברנה אנאורגניים יש יתרונות ביצועים. ממברנות הן חומרים עם פונקציות הפרדה סלקטיביות. כאשר ישנם כוחות מניעים כגון הפרש לחץ, הפרש ריכוזים והפרש פוטנציאל משני צידי הממברנה, רכיבי חומר הגלם עוברים באופן סלקטיבי דרך הממברנה כדי להשיג הפרדה, סיווג, ריכוז וטיהור של רכיבי נוזל או גז שונים.
מבחינת חומרים, חומרי ממברנה מחולקים לממברנות אורגניות וממברנות אנאורגניות. לממברנות אנאורגניות תכונות מצוינות כגון דיוק הפרדה גבוה, יציבות כימית טובה, עמידות לחומצות ולאלקליות, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות לממסים אורגניים וחוזק מכני גבוה. לממברנות אנאורגניות יש יישום טוב בהפרדה תעשייתית תהליכית בסביבות קשות כמו טמפרטורה גבוהה ומערכות תגובה ממסים, ובתחומים מיוחדים לטיפול במים כגון קורוזיביות גבוהה, טמפרטורה גבוהה, מלח גבוה, שומני ומוצקים מרחפים גבוהים. הם הפכו למגוון חשוב של חומרי ממברנה עם סיכויי פיתוח גדולים. קצה היישום גם הוארך ברציפות מטיפול במים מסורתי למורד הזרם בעל ערך מוסף גבוה כגון מוליכים למחצה, מזון, תרופות ואנרגיה חדשה.
היתרונות של ממברנות קרמיות
בהשוואה לטכנולוגיית סינון והפרדה מסורתית, לממברנות קרמיות יש ביצועים מצוינים וקל לתפעול ולתחזוקה.
תכונות מכניות חזקות: לממברנות קרמיות אנאורגניות יש חוזק מכני גבוה ויכולות לעמוד בלחצים מעל 3Mpa. הם לא יתעוותו בתנאי לחץ גבוה, והם עמידים לניקוי ובלאי במהירות גבוהה, קלים לרתיעה וניקוי, ובעלי איכות מים יציבה לאחר פעולה ארוכת טווח;
יציבות כימית גבוהה: ממברנות קרמיות עמידות בפני חומצות ואלקליות, חומרים מחמצנים חזקים, טמפרטורות גבוהות, ממיסים אורגניים וניקוי. ניתן להשתמש בהם ביציבות בסביבות עבודה מתחת ל-800 מעלות והם מתאימים לנוזלים בטמפרטורה גבוהה ובצמיגות גבוהה;
חיים ארוכים: עלות ההשקעה המקיפה של ממברנות קרמיות נמוכה לאורך כל מחזור החיים;
דיוק סינון גבוה: ממברנות קרמיות יכולות להשיג סינון ברמת ננו ויכולות להסיר ביעילות מזהמים כמו חלקיקים, קולואידים, מיקרואורגניזמים ועקבות חומרים אורגניים במים;
יעילות סינון גבוהה: הממברנה הקרמית מאמצת עיצוב משולב של חלת דבש בקוטר גדול, עם חלוקה הידראולית אחידה ויעילות תפעול גבוהה;
הידרופיליות גבוהה: לרכיב ממברנה קרמית יחידה יש תפוקת מים גדולה, המפחיתה למעשה את עלויות ההשקעה והתפעול;
נקבוביות גבוהה של שכבת התמיכה: שטף סינון ושטיפה גבוהה, יעילות סינון ושטיפה גבוהה;
עלות תפעול נמוכה: למערכת הממברנה הקרמית דרישות טיפול מוקדם נמוכות, מה שמפחית את סך ההשקעה ועלויות התפעול של המערכת;
ביצועים חזקים נגד עכירות: לממברנות קרמיות אנאורגניות יש ביצועים טובים נגד עכירות, שטף יציב בפעולה לטווח ארוך ותדירות ניקוי נמוכה;
התקנה קלה: עיצוב מודולרי סטנדרטי מפחית את עלות ההשקעה בצינור המערכת;
ניתן להשתמש בדרגת מזון: הממברנה הקרמית בעלת ביצועי בטיחות חזקים ובעלת רישיון היגייני למוצרי בטיחות במי שתייה.
השוואה עם ממברנות אורגניות
בהשוואה לממברנות אורגניות, לממברנות קרמיות יש יתרונות תחרותיים מרכזיים והן צפויות להמשיך ולהחליף אותן.
חומרי קרום הפרדה כוללים בעיקר ממברנות אורגניות וממברנות אנאורגניות. ביניהם, החומרים הנפוצים בשימוש בממברנות אורגניות כוללים פוליפרופילן, פולי-טטראפלואורואתילן, פוליווינילידן פלואוריד וכו'. ממברנות אורגניות פותחו ויושמו מוקדם יותר, והן בעלות גודל נקבוביות עדין יותר, דיוק סינון גבוה יותר ועלויות נמוכות יחסית. כיום, החדירות גבוהה בהרבה מזו של ממברנות קרמיות אנאורגניות.
עם זאת, אנו מאמינים כי במגמה העתידית, ממברנות קרמיות ימשיכו להחליף את הממברנות האורגניות המסורתיות.
ממברנות פולימריות נוטות לקורוזיה, ועלות החלפת חומר הממברנה מהווה עד 61%.
בסביבות קשות, פני השטח של חומרי ממברנה פולימריים נפגמים בקלות ומזוהמים בנוזל ומתעוותים בקלות כתוצאה מהשפעה, וכתוצאה מכך ביצועי הפרדה מופחתים וצורך בהחלפה תכופה. על פי מחקר משנת 2023 של מגזין SPRINGER, עלות החלפת חומר הממברנה מהווה עד 61% מעלות התפעול של ממברנות אורגניות.
ממברנות קרמיות מתגברות על החסרונות של ממברנות אורגניות במונחים של עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות לחומצות ואלקליות, עמידות לממסים אורגניים וחוזק מכני, ומתאימות ליישומי הפרדת ממברנות בסביבות קשות שונות או תנאים מורכבים.
לממברנות קרמיות יש מבנה טוב יותר, קל לנקות אותם במהלך הפעולה, ויש להם הנחתת זרימה איטית
רכיבי קרום קרמיים אנאורגניים מורכבים בדרך כלל ממברנות מרובות או מרובות חד-ערוציות או רב-ערוציות של חלקים בודדים. בהשוואה לממברנות פולימריות אורגניות, הן נוטות פחות לגרום לסתימת ממברנות. לכן, ממברנות קרמיות יכולות להשיג יחסי ריכוז גבוהים יותר במהלך טיהור או ריכוז. לממברנות קרמיות יש הנחתת זרימה איטית, פשוטות לניקוי, בעלות יעילות גבוהה ובעלות נמוכה, והצטברות פחותה ברכיבי הממברנה.
מתאים לסביבת טמפרטורה נמוכה בצפון
השטף של ממברנה אורגנית יופחת באופן משמעותי בטמפרטורה נמוכה. על כל ירידה של מעלה צלזיוס אחת בטמפרטורה, השטף יקטן ב-2/100. לממברנה קרמית עמידות מצוינת בטמפרטורה גבוהה ונמוכה ויש לה סיכויי חדירה גדולים באזור הצפון.
הפחתת עלויות ומחקר ופיתוח טכנולוגיים מתקדמים
מגבלות הליבה של ממברנה קרמית ממשיכות להיות מוסרות.
חסמי עלות ותהליכים הם גורמי הליבה המגבילים כיום את החדירה בקנה מידה גדול של ממברנות קרמיות.
מבחינת עלות: על פי מחקר של SPRINGER, המחיר של 40 רכיבי ממברנה אורגניים של LHM/bar הוא כ-100 דולר ארה"ב/מ"ר, בעוד שהמחיר של 40-120 רכיבי ממברנה קרמית של LHM/בר הוא מעל 200 דולר ארה"ב/מ"ר. למרות שמחירם של רכיבי ממברנות קרמיים גבוה יותר מזה של ממברנות אורגניות, עלות ניקוי והחלפת ממברנות בתהליך הפעולה המאוחר יותר נמוכה יחסית. במקביל, יצרני ממברנות קרמיקה מקומיים גדולים ממשיכים לקדם הפחתת עלויות, וביצועי העלות המקיפים של ממברנות קרמיות צפויות להמשיך ולהשתפר;
מנקודת מבט טכנולוגית: הקרמיקה עצמה שבירה ותהליך ההכנה קשה יותר מזה של ממברנות מולקולריות גבוהות. יחד עם זאת, קשה לשלוט בגודל הנקבוביות המבני שלהם. נכון לעכשיו, סין השיגה יכולות עיצוב וייצור בוגרות יחסית, והמחסומים התהליך והטכניים של ממברנות קרמיות ממשיכות להיחלש.
תגיות פופולריות: מודול קרום קרמי, יצרנים, ספקים, מפעל מודולי קרום קרמי בסין
