科普 多孔碳化硅（SiC）陶瓷膜分离技术

  随着膜制备工艺的持续不断的发展和成熟，碳化硅（SiC）陶瓷膜的结构和性能也在不断地改进和优化，其可

  碳化硅（SiC）陶瓷膜材料由两部分所组成，即大孔径、高强度的陶瓷膜支撑体和孔径小、高分离效率的膜分离层【1】。

  一般地，碳化硅（SiC）陶瓷膜通过高温烧结而成，其分离层以及多孔支撑层全部为SiC材料。碳化硅（SiC）陶瓷膜具有亲水特性，其过滤精度多为微滤和超滤，可在强酸强碱（pH为0～14）、高温（大于800℃）等传统膜分离材料无法胜任的特殊条件下使用

  重结晶法制备碳化硅多孔陶瓷时，不需要添加造孔剂即可得到高孔隙率。大部分陶瓷烧结过程都伴随有收缩过程，此过程会导致材料变形弯曲，很难制备大尺寸的制品，而碳化硅陶瓷在烧结过程中不会有收缩过程，这样在保证材料的强度的同时还能获得高孔隙率，因其烧结机理是蒸发-凝聚，此方法容易制备出大尺寸的碳化硅多孔陶瓷且其孔几乎全部为贯通孔。

  反应烧结法则主要制备较为致密的碳化硅陶瓷，此方法制备碳化硅陶瓷时烧结温度低，时间短，易成型，烧结过程无收缩，可制备大尺寸，形状复杂的陶瓷制品，但是此方法制备的碳化硅陶瓷中游离硅含量高。

  碳化硅（SiC）陶瓷膜过滤分离系统多采用错流过滤”形式对流体进行分离，与“死端过滤”形式相比能够减缓膜受污染程度，延长膜清洗周期【3】。

  碳化硅（SiC）陶瓷膜因其较强的亲水疏油性在油水分离中的应用最为广泛，涉及的含油水种类包括工业加工清洗油污水、船舶舱底油污水、石油工业及固体燃料热加工工业的含油污水等。

  尽管工业上分离油水的方法主要有气浮、重力分离、吸附分离和絮凝等方法，但是这一些方法不能有效分离乳化油水混合液。

  而根据碳化硅（SiC）陶瓷膜孔径的不同（一般为0.01~10μm），其处理的油污种类可包括浮油、乳化油乃至溶解油[5]。而决定膜处理效果优劣的关键则在于选择正真适合的膜孔径以及过滤分离条件（如压力、浓度、温度、pH等）。

  除了在油水分离领域的应用，碳化硅（SiC）陶瓷超滤膜因具有高结构稳定性和选择性，还可用于净化水质，分离水中的悬浮物、细菌等杂质。一般地，碳化硅（SiC）陶瓷膜的过滤精度为微滤和超滤。在水处理工艺中，一般配置为二级甚至三级的精处理工艺，可有效分离污水中的悬浮物、微小固体颗粒、细菌等，使产水水质达到我国废水排放标准。

  陶瓷膜一般适用于高温度高压力气体的除尘、净化，在化工、冶金、垃圾焚烧、建材（水泥、陶瓷、玻璃）等行业都得到普遍应用。相比于传统的除尘方法，陶瓷膜的优点是耐高温、耐腐蚀、机械强度高，且不会产生二次污染，所以陶瓷膜在高温气体处理领域存在广泛的前景。

  作为无机膜材料之一，碳化硅（SiC）陶瓷膜较有机膜而言，不仅在强度、化学稳定性、耐高温、耐腐蚀、抗污染、高通量、可循环使用等方面占据独特的优势，还具有可进行高压反冲洗、更窄的孔径分布等优点。而与其他传统的无机陶瓷膜相比（如Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂等），碳化硅（SiC）陶瓷膜作为近年来快速地发展起来的新型无机膜材料，有很高的熔点、抗弯强度、断裂韧性和热导率，同时比Al₂O₃等陶瓷膜价格更加实惠，并在膜分离应用上表现出独特的性能。

  碳化硅（SiC）陶瓷膜在技术上比其他无机膜及有机膜具有更佳的过滤分离性能和使用周期。随着膜分离性能和工艺设计的不断成熟，尤其是新的碳化硅（SiC）陶瓷膜制备工艺的应用，未来，价格更低、过滤效率更加高、性能更优异的碳化硅（SiC）陶瓷膜将会大规模地投入到实际应用中。

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