中國(guó)粉體網(wǎng)訊 碳化硅陶瓷膜擁有化學(xué)穩(wěn)定性高,、抗熱震性好、親水性強(qiáng),、膜通量大、機(jī)械強(qiáng)度高,、孔徑分布集中,、孔結(jié)構(gòu)梯度較好等特點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)膜材料,，碳化硅陶瓷膜在水處理時(shí)可高效分離水中懸浮顆粒及油滴而不受給水質(zhì)量影響,，也因?yàn)樗�(wěn)定耐用的特性可以有效減少停工期以及安裝成本，被認(rèn)為是一種有望取代各種無(wú)機(jī)膜的新型分離膜,。
（數(shù)據(jù)來(lái)源：湖北迪潔膜）
碳化硅陶瓷膜的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
隨著各國(guó)政府對(duì)廢水排放及原油采收率的要求日漸嚴(yán)格,，碳化硅陶瓷膜在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用方面凸顯出較大優(yōu)勢(shì)。在最近幾年,，以liqtech為代表的商用碳化硅陶瓷膜開始在高溫氣固分離,、工業(yè)廢水處理等方面嶄露頭角。
碳化硅具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性,、化學(xué)惰性,、斷裂韌性以及耐酸堿性。其具有較大的膜通量,，用于水處理效率非常高,。同樣，在高溫環(huán)境,、生物醫(yī)藥以及食品等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用,。碳化硅陶瓷膜在油水分離方面應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橄鄬?duì)于高分子膜,，雖然通過(guò)共混改性可以提高膜的親水性和抗污染性,，但膜的通量還是比較低，且經(jīng)過(guò)沖洗后通量會(huì)降低較多,。碳化硅陶瓷膜具有膜通量大,，可清洗性強(qiáng)，分離效果佳和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),。
碳化硅陶瓷膜不僅具有一般無(wú)機(jī)膜的耐高溫高壓,、耐化學(xué)腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),，而且機(jī)械強(qiáng)度高,、抗熱震性能強(qiáng)、孔隙率高,、比表面積大等特點(diǎn)，可以用于高溫除塵等領(lǐng)域,。
（圖片來(lái)源：湖北迪潔膜）
碳化硅陶瓷膜的制備方法
不同于發(fā)展較為成熟的氧化物陶瓷膜,，碳化硅陶瓷膜由于其材質(zhì)本身的特殊性,，在膜制備方面略遜一籌，現(xiàn)有制備技術(shù)有顆粒堆積法,、碳熱還原法,、聚合物裂解法及化學(xué)氣相沉積法等。
顆粒堆積法
顆粒堆積法即固態(tài)粒子燒結(jié)法,，這種方法脫胎于多孔陶瓷制備方法,，是常見的陶瓷膜制備方法，在大顆粒中摻雜小顆粒,，利用細(xì)小顆粒容易燒結(jié)的特點(diǎn),，升至一定溫度使大顆粒間形成連接，其中理想情況為大顆粒間頸部粘接,，留有大量貫通孔道,，同時(shí)保有較好的力學(xué)性能。
顆粒堆積法工藝流程圖
在使用顆粒堆積法制作碳化硅膜時(shí),，常使用浸漿法利用毛細(xì)孔作用生成膜層,，配制穩(wěn)定懸浮漿料后將漿料與支撐體表面接觸，介質(zhì)流入支撐體,，分散在介質(zhì)中的原料則濃縮堆積在支撐體表面形成粒子層,，再經(jīng)過(guò)干燥燒成形成成品。
這種方法工序簡(jiǎn)便,，設(shè)備需求低,，適用于工業(yè)化大量生產(chǎn)，力學(xué)性能良好,，但孔隙率相對(duì)較低,。由于其孔隙率與力學(xué)性能是反相關(guān)關(guān)系，可通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)在這兩者間進(jìn)行取舍,。
碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)法
碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)主要使用適量的硅源和碳作為原料均勻混合,，均勻涂覆在支撐體上，再在氬氣氣氛或真空環(huán)境保護(hù)下進(jìn)行碳熱還原反應(yīng),，以二氧化硅作硅源為例,，其中反應(yīng)主要有：
碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)制備碳化硅陶瓷膜所用碳源硅源多為有機(jī)物，常需使用溶膠凝膠法成膜,，而溶膠凝膠法制作碳化硅膜存在成膜條件較為苛刻,、易產(chǎn)生缺陷，成品率不高等難點(diǎn),，因此少有具體應(yīng)用,。
碳熱還原反應(yīng)燒結(jié)原料多樣，反應(yīng)溫度低,，若能解決膜層成型階段條件苛刻以及成品率低的問(wèn)題就有潛力在碳化硅陶瓷膜的工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域與顆粒堆積法競(jìng)爭(zhēng),。
聚合物裂解法
聚合物裂解法使用陶瓷先驅(qū)體將其溶解或熔融并涂覆于支撐體之上,，再經(jīng)過(guò)高溫裂解形成無(wú)機(jī)陶瓷，在國(guó)外是一種較為常見的非氧化物無(wú)機(jī)陶瓷的制備方法,。以聚碳硅烷為例,，在惰性氣氛下加熱到550℃~800℃時(shí)其分子結(jié)構(gòu)中Si-H鍵與C-H鍵斷開產(chǎn)生大量游離氫并生成氫氣，對(duì)于含甲基的部分則接受游離氫甲基分界產(chǎn)生CH4,，800℃以上剩余氫原子繼續(xù)轉(zhuǎn)化為游離氫分解,，開始形成Si-C鍵，最終形成β-SiC,。
聚合物裂解法制備碳化硅膜具有膜層成型方便,，厚度可控，工藝簡(jiǎn)單,，相較于顆粒堆積法來(lái)講加熱溫度較低（1000℃左右）,，但原料成本相對(duì)來(lái)講略為高昂。
目前大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)濾用碳化硅陶瓷膜多用顆粒堆積法和聚合物裂解法,，顆粒堆積法生產(chǎn)出的成品多為微濾膜,，應(yīng)用范圍有限，和其他材質(zhì)膜材料相比沒(méi)有決定性優(yōu)勢(shì),，還有待進(jìn)一步發(fā)展,。聚合物裂解法則相對(duì)較為成熟，厚度穩(wěn)定卻難控,，孔徑小成膜率好,，還需繼續(xù)改進(jìn)。碳熱還原法雖然成膜孔徑小,，但成膜率不高效果有待提高,。
除上述方法之外還有制得膜層可控性強(qiáng)、致密度高,、孔徑小的化學(xué)氣相沉積法,，但其成本較高，工藝復(fù)雜,，通量略顯不足,，且目前化學(xué)氣相沉積法所制得碳化硅陶瓷膜多用于半導(dǎo)體行業(yè)和氣相分離，在其它方向的應(yīng)用還有待進(jìn)一步開發(fā),。
參考資料：
葉世威等：碳化硅陶瓷膜在油水分離中的應(yīng)用研究
許政威：碳化硅陶瓷膜處理重金屬?gòu)U水的研究
馬東：低濃度SiC粉體漿料的分散性和穩(wěn)定性研究及其對(duì)SiC膜性能的影響
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