Solicitando información sobre membranas cerámicas.
La película cerámica, también conocida como película CT, es una película sólida que fue desarrollada e introducida al mercado por primera vez en 1996 por Dai Nippon Printing Company y Toyo Ink Company de Japón. La membrana cerámica es principalmente una membrana porosa hecha de materiales inorgánicos como A12O3, Zr02, TiO2 y SiO2, con un diámetro de poro de 2-50 mm. Tiene buena estabilidad química, resistencia a ácidos, resistencia a álcalis, resistencia a disolventes orgánicos y alta Resistencia mecánica, retrolavable, fuerte capacidad antibacteriana, resistencia a altas temperaturas, distribución estrecha del tamaño de los poros y alta eficiencia de separación. Ha sido ampliamente utilizado en la industria alimentaria, bioingeniería, ingeniería ambiental, industria química, industria petroquímica, industria metalúrgica y otros campos, y las ventas en el mercado crecen a una tasa anual del 35%. En comparación con productos plásticos similares, las membranas cerámicas son caras pero tienen muchas ventajas. Duro y duradero, no es fácil de obstruir y más resistente a líquidos químicamente agresivos y fluidos de limpieza de alta temperatura. Sus principales desventajas son su elevado precio y su complicado proceso de fabricación.
En julio de 2004, North American Ceramic Technologies completó con éxito el montaje de su nuevo molinillo de doble disco valorado en más de 5 millones de dólares. Este equipo es insuperable en la tecnología de producción de membranas cerámicas ultrafinas y también ha mejorado enormemente la tecnología de la empresa en la preparación de membranas cerámicas ultraplanas y ultracompletas. La Universidad Tecnológica de Nanjing en China ha completado la sinterización a baja temperatura de membranas cerámicas porosas multicanal. La investigación de este proyecto es de gran importancia para mejorar la calidad y reducir los costos de las membranas cerámicas en mi país. Las membranas cerámicas porosas tienen una excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a disolventes, resistencia a ácidos y álcalis, alta resistencia mecánica y fácil regeneración. Se utilizan ampliamente en alimentos, biología, industria química, energía, protección ambiental y otros campos. Sin embargo, actualmente existen dos problemas importantes en su aplicación: uno es el alto costo de las membranas cerámicas porosas, especialmente el alto costo de los materiales de soporte, el otro es la limitada variedad de cerámicas y la situación actual es complicada; Actualmente, existen pocas especificaciones para membranas cerámicas comerciales, lo que impone mayores requisitos a la preparación de membranas cerámicas con estructuras de poros específicas. El equipo de investigación realizó principalmente una investigación sistemática y en profundidad sobre el cuerpo de soporte preparado con alúmina y un acelerador de sinterización especial a una temperatura de sinterización de 1400 °C, y obtuvo un cuerpo de soporte con permeabilidad al aire, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión unificadas. También pretendieron predecir la estructura de los poros del soporte utilizando las propiedades de las materias primas y establecieron un método de cálculo entre las propiedades de las materias primas y la porosidad y la distribución del tamaño de los poros del soporte en función del proceso de preparación y la microestructura del soporte. portador, proporcionando una base para la preparación cuantitativa de portadores con estructuras de poros específicas.
Las membranas cerámicas porosas actualmente comercializadas presentan principalmente tres configuraciones: plana, tubular y multicanal. Las membranas planas se utilizan principalmente en la producción industrial a pequeña escala y en la investigación de laboratorio. Las combinaciones de membranas tubulares son similares a los intercambiadores de calor tubulares y pueden aumentar el llenado y la acumulación de las membranas, pero se han ido retirando gradualmente de las aplicaciones industriales debido a problemas de resistencia. Las membranas cerámicas utilizadas en aplicaciones a gran escala suelen adoptar una configuración multicanal, es decir, se distribuyen múltiples canales en una sección transversal circular. El número general de canales es 719 y 37. Las principales tecnologías de preparación de membranas cerámicas inorgánicas incluyen: método de sinterización de partículas sólidas para preparar soportes y membranas de microfiltración, método sol-gel para preparar membranas de ultrafiltración, método de separación de fases para preparar membranas de vidrio y tecnologías especiales (como deposición química de vapor y revestimiento no electrolítico). ) para preparar membranas de microfiltración. Membrana porosa o membrana densa. Sus teorías básicas involucran química de superficies y coloides, química de materiales, iones sólidos, procesamiento de materiales, etc.
Desde la perspectiva de las tendencias de desarrollo, el desarrollo de la tecnología de preparación de membranas cerámicas se centra principalmente en los dos aspectos siguientes: primero, mejorar aún más las membranas de ultrafiltración y microfiltración inorgánicas comerciales y desarrollar membranas de nanofiltración con funciones de separación de tamices moleculares. , membranas de separación de gases y membranas de pervaporación; el segundo es estudiar membranas metálicas ultrafinas y sus aleaciones y membranas de electrolitos sólidos con conductividad mixta de iones en membranas densas. Las membranas porosas comerciales son principalmente membranas de ultrafiltración y membranas de microfiltración, y sus métodos de preparación son principalmente sinterización de partículas y métodos sol-gel. La primera se utiliza principalmente para fabricar membranas microporosas, y la membrana comercial A1203, ampliamente utilizada, se prepara mediante sinterización de partículas.
Amplia aplicación de membranas cerámicas
Membranas filtrantes de cerámica para purificación
En agosto de 2004, Beijing Maishengpu Technology Co., Ltd. y Shandong Lukang Pharmaceutical Co., Ltd. El sistema de filtración por membrana cerámica desarrollado conjuntamente por la empresa se utilizó con éxito para separar y purificar un antibiótico. No solo optimizó el proceso de producción del antibiótico, sino que también aumentó la producción de antibiótico en un 65.438±05 %. Esta es la primera vez que se utiliza la tecnología de membranas cerámicas en la producción de antibióticos en China. La separación y purificación de los antibióticos debe pasar por la filtración del caldo de fermentación y el intercambio de resina del líquido filtrado. En la actualidad, muchos fabricantes de antibióticos utilizan filtros de tambor al vacío para separar y purificar el caldo de fermentación de antibióticos aminoglucósidos. Este proceso requiere que el caldo de fermentación se acidifique a un cierto valor de pH, luego se prefiltre usando un filtro de tambor al vacío con una capa auxiliar de filtración y luego se vuelva a filtrar usando una placa y un marco y una resina de intercambio. Este proceso no sólo es complejo, sino que también tiene un bajo rendimiento de los ingredientes activos objetivo. La pérdida de rendimiento llega al 30% solo durante los procesos de filtración y intercambio de resina. Aunque el sistema de filtración de membrana cerámica desarrollado conjuntamente por "Maisenpu" y "Lukang" puede separar y purificar un antibiótico, la pérdida y pérdida de ingredientes activos durante el proceso de filtración puede aumentar en casi un 5% y el rendimiento durante el proceso de intercambio de resina puede Un aumento de más del 10%.
En la actualidad, la tecnología de membranas se utiliza ampliamente en muchos campos, como la industria alimentaria, la industria petroquímica, la protección del medio ambiente, los productos farmacéuticos bioquímicos, etc. en los países desarrollados occidentales. La membrana filtrante hecha de materiales inorgánicos (membrana cerámica). es una membrana de filtración inorgánica) Las perspectivas de desarrollo pueden ser mejores que las membranas de filtración orgánica.
Para muchos fabricantes nacionales de antibióticos que enfrentan la doble presión de las políticas de reducción de precios de los antibióticos y las ventas limitadas de medicamentos antibacterianos, es una buena opción reducir los costos mejorando el rendimiento y la calidad del producto a través de tecnologías innovadoras y utilizando tecnología de membranas cerámicas para mejorar la calidad. separación de antibióticos existentes El proceso de purificación puede convertirse en un gran avance en la reducción de costes y la mejora de la eficiencia.
Película de envasado con revestimiento cerámico
En el campo del envasado de alimentos, en los últimos años, los revestimientos cerámicos transparentes con alta funcionalidad y buena adaptabilidad ambiental han recibido cada vez más atención. Aunque el precio actual de esta película es relativamente alto y es necesario mejorar aún más las propiedades físicas, se puede esperar que ocupe una posición importante en los materiales de envasado de alimentos en un futuro próximo. El método de procesamiento y recubrimiento de la película cerámica es similar al método habitual de revestimiento de metal. Básicamente sigue el método de procesamiento que ya conocemos. El revestimiento cerámico se compone de cerámica PET (12μm) (Si0x). El óxido de silicio se puede dividir en cuatro categorías, a saber, Si0, Si304, Si203 y SiO2. Sin embargo, normalmente se encuentran en la naturaleza como sílice, por lo que varían mucho según las condiciones del revestimiento. Los principales requisitos para esta película son buena transparencia, excelentes propiedades de barrera, excelente resistencia al autoclave, buena permeabilidad a las microondas, buena protección ambiental y buenas propiedades mecánicas.
Los recubrimientos cerámicos se pueden preparar esencialmente en las mismas condiciones que los recubrimientos de aluminio. Durante la preparación, es extremadamente importante tratar la superficie con cuidado para no dañar el revestimiento. Dado que esta película está tratada con óxido de silicio y su superficie tiene una excelente humectabilidad, tiene una amplia variedad de tintas o adhesivos y es compatible con casi cualquier tinta o adhesivo. El adhesivo de poliuretano es el adhesivo más ideal y la tinta se puede seleccionar según la aplicación sin necesidad de tratamiento superficial. Pero puede aplicar un revestimiento cerámico compuesto de polietileno tan fácilmente como un revestimiento compuesto de aluminio, porque la película de PET, como material base, es fácil de estirar y destruir la oxidación cuando se recubre o se combina con la superficie de óxido de silicio y polietileno directamente fundido a alta temperatura. temperaturas de la capa superficial de silicio, lo que reduce las propiedades de barrera. Al mismo tiempo, en las condiciones actuales, debido a problemas técnicos, la película de PET a veces se curva cuando se recubre cerámica, lo que afecta la calidad de la película. Por supuesto, estos problemas se están resolviendo.
El revestimiento cerámico se utilizó por primera vez como material de embalaje de condimentos para fideos finos y sólidos. Su excelente rendimiento de envasado ha atraído la atención de la gente. Dado que esta película tiene una excelente retención del sabor, es particularmente adecuada para envasar productos propensos a la sublimación, como té (alcanfor) y otras sustancias volátiles. Debido a sus excelentes propiedades de barrera, se espera que se utilice no sólo como materiales de embalaje de alta barrera y materiales de embalaje de alimentos, sino también como materiales de cobertura para recipientes de microondas y materiales de embalaje para condimentos, piezas de maquinaria de precisión, piezas electrónicas, medicamentos y productos médicos. dispositivos. Con el mayor desarrollo de la tecnología de procesamiento, si el costo de este tipo de membrana se reduce considerablemente, se promoverá y aplicará rápidamente.
Membrana cerámica de pila de combustible
El proyecto de pila de combustible de óxido sólido (SOFC) “863” de China lleva tiempo desarrollando una nueva pila de combustible de membrana cerámica de óxido sólido de temperatura media e integra la membrana cerámica en La tecnología de preparación se aplica a la producción de SOFC, extendiendo la temperatura alta normal de SOFC (1000-900 ℃) a la etapa de temperatura media (700-500 ℃). En la actualidad, el Instituto de Investigación de Membranas Inorgánicas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha desarrollado con éxito una nueva pila de combustible de membrana cerámica de temperatura media que utiliza una membrana cerámica como electrolito. Una vez que se adelgazan los componentes de la batería, se reduce la resistencia interna de la batería, se aumenta la salida de energía útil, se logra una temperatura media sin temperatura alta y la temperatura de funcionamiento se reduce a 700-500°C. Este nuevo tipo de pila de combustible hereda las ventajas de las SOFC de alta temperatura y reduce costes. Esta pila de combustible de membrana cerámica tiene amplias perspectivas de aplicación.
Película aislante de cerámica de color ámbar
En agosto de 2004, basándose en las deficiencias de las películas metálicas que interfieren con las señales de radio y son propensas a la oxidación, China Huashao Technology Company y un conocido alemán empresa de investigación industrial Las instituciones desarrollaron conjuntamente tecnología cerámica integrada de nanopanal, aplicaron la tecnología única de pulverización catódica al vacío de Huashao Technology a la producción de películas aislantes cerámicas y crearon una película aislante cerámica ámbar única, resolviendo problemas técnicos que son difíciles de superar con películas metálicas: No hay interferencia con las señales de radio, especialmente las señales de onda corta de los satélites, que nunca se oxidarán porque la extraordinaria estabilidad de la cerámica garantiza la consistencia del rendimiento del aislamiento térmico: nunca se desvanecerá. La película aislante cerámica utiliza el color inherente de. Cerámica y no añade ningún pigmento. Por lo tanto, la película aislante de cerámica nunca se desvanecerá como el metal teñido: es súper duradera y la vida útil de la película aislante de cerámica es de 10 años, mientras que la película de metal es generalmente de 5 años: clásica y hermosa, tan clara como el cristal Ryukyu. La película aislante de nanocerámica de color ámbar se utilizó por primera vez en el transbordador espacial estadounidense y en la Estación Espacial Internacional, y posteriormente se utilizó ampliamente en los campos del automóvil, la construcción, el marítimo y otros. Debido a su sensibilidad técnica, el producto no se vendió en China hasta 2003.
Descripción general del desarrollo de la industria de las membranas cerámicas
La investigación sobre las membranas cerámicas comenzó en la década de 1940 y su desarrollo se puede dividir en tres etapas: la industria nuclear, el período de separación de isótopos de uranio. , el área de la membrana alcanzó una fábrica concentrada de 256UF6 de 4 millones de metros cuadrados, un período de separación de líquidos con membranas de microfiltración inorgánicas y membranas de ultrafiltración como componentes principales, y un período de desarrollo integral con reacción catalítica de membrana como núcleo.
Después de estas tres etapas de desarrollo, la tecnología de separación por membranas cerámicas inorgánicas ha logrado inicialmente su industrialización. A principios de la década de 1980, se utilizó con éxito en la industria láctea y de bebidas francesa (vino, cerveza, sidra), y gradualmente se fue consolidando su estatus técnico e industrial.
Su aplicación también se ha extendido a la industria alimentaria, bioingeniería, ingeniería ambiental, ingeniería química, industria petroquímica, industria metalúrgica y otros campos, convirtiéndose en una nueva tecnología importante para la filtración y separación de precisión en condiciones adversas. Durante 1998, se publicaron en línea un total de 452 fabricantes y empresas operativas extranjeras de membranas y equipos de membranas, incluidas 50 fábricas de membranas metálicas y 94 fábricas de membranas cerámicas.
La cuota de mercado de las membranas de separación inorgánicas es todavía relativamente pequeña. En 1997, las ventas de membranas inorgánicas en los Estados Unidos ascendieron a 100 millones de dólares, de los cuales las membranas cerámicas representaron alrededor del 80% y sólo el 9% del mercado de membranas. También se estima que las ventas del mercado mundial de membranas cerámicas en 2004 superaron aproximadamente los 654,38+000 mil millones de dólares estadounidenses, y la cuota de mercado de las membranas inorgánicas representó el 654,38+02%. Debido a la aplicación exitosa de membranas cerámicas en filtración y separación de precisión, sus ventas en el mercado han crecido a una tasa de crecimiento anual del 35%.