3.3.2. Металлокерамические мембраны

 

  К оглавлению книги

Среди лучших образцов мембран данного класса, производимых в России, можно отметить многослойные композиционные металлокерамические мембраны Трумем [110]. Они имеют узкое распределение пор по размерам, незначительное гидравлическое сопротивление и гладкую поверхность. Мембраны могут выдерживать перепад трансмембранного давления (ТМД) до 10 атм. Выпускаются с порами в диапазоне от 0,1 мкм до 5 мкм.

Двухслойные мембраны Трумем , как правило, состоят из подложки (основы) из нержавеющей стали и тонкого керамического слоя из: ТiO 2 , ТiO 2 /Al 2 O3 , ZrO2 или SiO2 . Производительность по дистиллированной воде варьируется от 2800 л/(ч·м2) до 18000 л/(ч·м2) при перепаде давления 2 атм.

Структура мембран образуется в два этапа. Первый этап включает в себя нанесение дисперсного слоя частиц на металлическую подложку для образования подслоя, а на втором этапе – ультратонкие керамические частицы наносят на подложку с подслоем, за счет чего образуется фильтрующий слой.

Подслой наносится непосредственно на металлическую подложку. Частицы, используемые для создания подслоя, изготовлены из того же металла, что и подложка. Как правило, их средний размер лежит в пределах от 5 до 20 мкм.

Частицы, образующие подслой, наносятся на подложку методами погружения, впитывания, разбрызгивания или осаждения в электростатическом поле. Полученный таким образом подслой металлических частиц высушивается для удаления жидкости, использованной для приготовления суспензии. После высушивания производится предварительное спекание для дальнейшего сцепления частиц с подложкой при температуре, составляющей от 0,5 до 0,7 температуры плавления металла подложки и в вакууме около 10 –5  мм рт. ст.

Фильтрующий слой из ультратонких керамических частиц формируется из приготовленной суспензии частиц методами, подобными методам получения подслоя.

Полученная одним из этих способов многослойная мембрана высушивается, а затем пропускается через прокатный стан. При этом происходит холодная сварка частиц ультратонкого порошка друг с другом и с подслоем.

Прокатанная многослойная мембрана затем спекается для образования связанного фильтрующего керамического слоя. Процесс спекания проводится в вакууме для предотвращения реакции окисления подложки. Температура спекания лежит в пределах примерно от 0,3 до 0,5 от температуры плавления ультратонких частиц.

Характеристика

Размерность

Значение

Средний размер пор подложки

мкм

2

Толщина подложки

мкм

240

Толщина керамического слоя

мкм

20

Средний размер пор керамического слоя

мкм

0,1–0,13

Пористость керамического слоя

%

30–35

Температура эксплуатации

о С

До 600

 

Структура композиционной металлокерамической мембраны Трумем , обладающей градиентом размера пор

Рис. 3.7. Структура композиционной металлокерамической мембраны Трумем , обладающей градиентом размера пор от 2 до 3000 нм [110]

 

Rambler's Top100 Rambler's Top100