陶瓷膜-央視《走近科學》裡的先進技術,你不想了解一下嗎

2021-03-01 粉體網

所謂隔行如隔山,可能生活中還有很多人對陶瓷的認識還停留在自家的馬桶上,頂多再聯想到淡雅的青花瓷來個雅俗共賞。然而,迄今為止,隨著先進陶瓷的興起,陶瓷已經演繹了很多種新角色,比如:陶瓷刀、防彈衣、汽車部件、核武器(核反應堆控制棒),甚至還會飛到天上去(飛機發動機)…..並且還會繼續扮演很多未知的角色。

接下來介紹的這項技術-陶瓷膜分離技術就是一項意義非凡的先進技術,尤其是對起步較晚,卻走在世界前列的中國來說,需要更大的投入來促進產業化的發展。

陶瓷膜又稱無機陶瓷膜,是以無機陶瓷材料(氧化鋁、氧化鋯等)及稀土材料經特殊工藝製備而形成的非對稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。

管式陶瓷膜管壁密布微孔,在壓力作用下,原料液在膜管內或膜外側流動,小分子物質(或液體)透過膜,大分子物質(或固體)被膜截留,從而達到分離、濃縮、純化和環保等目的。

平板陶瓷膜板面密布微孔,根據在一定的膜孔徑範圍內,滲透的物質分子直徑不同則滲透率不同,以膜兩側的壓力差為驅動力,膜為過濾介質,在一定壓力作用下,當料液流過膜表面時,只允許水、無機鹽、小分子物質透過膜,而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質通過。

看完以上對陶瓷膜的介紹,你會不會冒出一句「這不就是個篩子或是濾網嗎」

你想的還是太單純了,其實,隨著研究的不斷深入,陶瓷膜不僅用以分離液體和固體,甚至可以用來分離氣體,成為一種新氣體分離技術。美國早在上個世紀就用陶瓷膜製備出了高純氧氣(99.9999%),這個不是簡單地物理篩分,而是和電化學作用相結合的結果。央視《走近科學》欄目曾對這種分離技術進行了專題報導。

國外陶瓷膜的研究始於上世紀40年代,起初由軍方掌握,屬於軍轉民用產品,其製備技術已經趨於成熟,在上個世紀80年代,美國、日本、德國和法國相繼出現商品化的陶瓷膜生產企業。像林德氣體公司運用陶瓷膜分離氣體的技術都已經非常成熟。美國甚至都已經將其運用到戰場和太空中了。

「九五」期間,在國家重點科技攻關項目,國家「863計劃」,國家自然科學基金的大力支持下,以徐南平院士為首的科研小組展開了對陶瓷膜技術的研究,成為了中國陶瓷膜技術產業化的探索者。他從零開始,艱苦創業,開展了陶瓷膜工業生產、人才培養、行業標準制定和推廣應用工作,經過十幾年的努力,終於在中國形成了能夠與國際先進技術相競爭的陶瓷膜應用技術。

他們自主開發的陶瓷膜裝備能夠在化學反應存在的極端環境中,實現無清洗狀況下3個月以上的連續穩定運行,這被認為是中國陶瓷膜裝備能夠在連續放大工業中應用的保證。

此外,由於行業技術門檻較高,國內能夠生產無機陶瓷膜及成套裝備的企業數量很少,具備規模化生產能力且產品品質穩定的企業更是十分稀少,導致行業內產能和市場份額都集中在少數公司中。然而由於陶瓷膜作為一個新興產品在我國的發展時間還比較短,所以下遊應用的普及率還有待進一步提升。而且根據陶瓷膜的技術性能,還有很多領域等待開發,未來市場的潛在空間還很大

優點:

1、耐酸、耐鹼、耐高溫、耐有機溶劑。
2、化學穩定性好,機械強度大。
3、可反向衝洗。
4、孔徑分布窄,分離時無需相變,分離效率高。

缺點:

1、生產工藝複雜,燒結後產品性能差異化大。
2、價格較高,一般是有機膜價格的數倍。
3、產品脆性大。

目前製備陶瓷膜的方法主要有溶膠/凝膠法、粒子燒結法、陽極氧化法,此外,製備陶瓷膜的方法還有很多,像流延法、原位合成法、原位制粒法等。

陶瓷膜可以在苛刻的條件下進行長期穩定的分離操作,特別適合工業廢水處理。目前陶瓷膜主要用於含油廢水、化工及石化廢水、造紙和紡織廢水、生活汙水及放射性廢水的處理。

陶瓷膜在食品工業中的應用主要是解決食品的質量問題。陶瓷膜用於牛奶、果酒、果汁、飲料、白酒、啤酒、飲用水等的除菌過濾,效果十分顯著,其特別之處在於可以採用蒸氣對整個設備進行消毒,使產品質量得到保證,對推動食品方面。

採用獨特的工藝和方法(涉及到電化學領域,對原料及工藝要求非常高),用陶瓷膜分離技術可以從空氣中製得超高純度的氧氣、氫氣等氣體,且相比於變壓吸附法,此方法分離氣體更加徹底,純度更高。

在固態燃料電池中,將陶瓷膜用作電解質,可以降低電池內阻,提高功率輸出,從而在不需要高溫的條件實現了中溫化,操作溫度降到500~700℃。這種新型燃料電池繼承了高溫固體氧化物燃料電池的優點,同時降低了成本。

由於陶瓷膜具有孔徑分布窄,孔隙率高,穩定性高,而且單位膜面積處理量高,產水能力大,可以在海水中長期運行,可以做海水預處理。

作為一種氣體分離技術,可以應用到航空制氧及發電裝備。

參考資料:

[1]胡興軍.陶瓷膜的開發現狀及其發展前景.佛山陶瓷

[2]庚晉等.陶瓷膜技術及應用現狀.現代技術陶瓷

[3]吳佶.陶瓷膜製備研究進展

[4]秦偉偉等.陶瓷膜在水處理中的應用與發展.

註:圖片非商業用途,存在侵權告知刪除!轉載、投稿、進產業交流群請加中國粉體網編輯部微信:953871729

2020粉體粒度表徵及在線檢測技術  

 網絡研討會

粉體粒度是粉體材料的主要指標之一,它直接影響產品的工藝性能和使用性能,在各行各業中都受到廣泛的關注,如鋰電池材料、陶瓷原料、醫藥等。不同的應用場合,對粉體粒度的要求不同。由於傳統的粒度測量方法操作方法繁瑣、耗時長,已經越來越不能適應現代工業和科研快速反應的需求。


配合工業生產的粒度在線分析,實時監測和調整粉體的粒度不僅可降低制粉系統的能耗,還能提高設備的料率。現代新興科技的發展使雷射和微電子技術應用到粒度測量領域,完全克服了傳統方法帶來的弊端,加快了樣品檢測速度,提高了檢測結果的質量。


中國粉體網充分發揮網際網路平臺優勢,旗下粉體公開課平臺將於2020年7月3日舉辦首屆「粉體粒度表徵及在線檢測技術網絡研討會」,為企業管理、技術人員提供一個深度交流、深入思考、磨鍊內功、強化自身的平臺。

會務組:
聯繫人:尚經理
Tel:18669920868(微信同號)

點擊下方「閱讀原文」報名參會

↓↓↓

相關焦點

  • 央視新聞帶你走近神秘的海軍潛艇部隊
    央視新聞帶您一起走近神秘的海軍潛艇部隊。我國核潛艇的研究開始於上世紀60年代,1968年首艘核潛艇長徵一號開工建造,兩年後正式下水,人民海軍的第一支核潛艇部隊也隨之誕生。首支核潛艇部隊的艇員由36名海軍戰士組成,他們也是中國核潛艇的第一代潛艇兵。
  • 央視《開講啦》|機械學院王田苗教授的研究在改變生活……
    等小萱為你揭秘而且,這位教授不僅人長得帥科研也做得特別帥他是博導、長江學者、傑青基金獲得者著名機器人研究專家兩項國家科技進步二等獎獲得者還有很多榮譽……今天小萱帶你走近《開講啦》嘉賓北航機器人研究所名譽所長
  • ︱走近科學
    收錄於話題 #走近科學該階段是在2023 年3 月31 日前發射一顆演示衛星,逼近日本H-II A 火箭的上面級;第二階段是在2026 年3月31 日前完成對火箭上面級的對接, 並加速其離軌再入大氣層。近年來,我國在空間碎片主動清除方面取得了長足發展。2016 年6 月,我國發射自主研製的「遨龍一號」空間碎片主動清除飛行器。
  • 央視揭秘中國「戰神轟炸機」巡航黃巖島幕後 震撼照片居然是這樣拍到的!
    以前只是通過新聞媒體了解黃巖島,黃巖島具體是什麼樣子,我們都不清楚。所以說我就想用鏡頭把它拍下來,而且在照片裡面必須要有我們現在空軍最具戰略意義的轟-6K,讓它在畫面裡同時存在。」記者:「當時那個拍攝角度好找嗎?」
  • 「世界計量日」 即將到來,你了解計量嗎?
    今天,我們從「計量與文化」的角度,帶您了解計量。  世界計量日的由來  為紀念1875年《米制公約》的籤署,每年的5月20日被設立為世界計量日。《米制公約》為全球一致的測量系統奠定了基礎,支撐了科學發現和創新、工業製造和國際貿易,以及民生改善和全球環境保護。  俄羅斯著名科學家門捷列夫曾說過:「沒有測量,就沒有科學」。
  • 你還在用 MyBatis 嗎,Ktorm 了解一下?
    然而,切換到 Kotlin 之後,你還在用 MyBatis 嗎?MyBatis 作為一個 Java 的 SQL 映射框架,雖然在國內使用人數眾多,但是也受到了許多吐槽。使用 MyBatis,你必須要忍受在 XML 裡寫 SQL 這種奇怪的操作,以及在眾多 XML 與 Java 接口文件之間跳來跳去的麻煩,以及往 XML 中傳遞多個參數時的一坨坨 @Param 註解(或者你使用 Map?那就更糟了,連基本的類型校驗都沒有,參數名也容易寫錯)。
  • 浙大腦機接口技術登上央視
    一隻大白鼠,身背晶片,腦子裡植入電極,在人類腦電波的遠程操控下,靈巧地在複雜的迷宮中左突右進、鑽洞過橋,飛奔過「沙漠」,順利到達終點
  • 「世界計量日」 即將到來,可你了解計量嗎?
    今天,我們先從「計量與文化」的角度,帶您了解計量。  世界計量日的由來  為紀念1875年《米制公約》的籤署,每年的5月20日被設立為世界計量日。《米制公約》為全球一致的測量系統奠定了基礎,支撐了科學發現和創新、工業製造和國際貿易,以及民生改善和全球環境保護。  俄羅斯著名科學家門捷列夫曾說過:「沒有測量,就沒有科學」。
  • 駕駛國內最先進的主戰坦克,有一個要求你可能想不到
    這種坦克配備大功率電控柴油機、液力機械綜合傳動裝置和性能先進的火控系統、信息系統,具有實時戰場感知、高效指揮控制、快速機動突擊、精確火力打擊、信息綜合防護等特點。丁輝:實際上我們車長登車後,是手撐著兩個車門,下來之後,衣服裝具非常多,一下就到位了。將來的作戰狀態是,你的體積如果越大受彈面越大,所以要求我們整個作戰體積相對要小一些。
  • 「和雅星」線上廣播站 ——「紅領巾」為你播科技創新新聞(第四期)
    VR虛擬實境,全名虛擬實境頭戴設備,簡稱VR頭顯,它是利用仿真技術與計算機圖形學人機接口技術等多種技術的結合產品,主要分為以下三種,外接式頭戴設備,一體式頭戴設備和移動端頭戴設備,下面我們先來看一下外接式頭戴設備,外接式頭戴設備具有獨立屏幕技術含量高,但結構過於複雜,而且需要連接數據線,無法自由活動,與外接式頭戴設備相比,移動端頭戴設備的結構簡單許多,使用方便放入手機即可觀看,一體頭戴設備的產量偏少
  • 科學並不科學
    你說如果有一天,你發現你窮盡一生學得的那些牛頓、愛因斯坦、達爾文的那些理論,被推翻說是錯的,你會有多崩潰?那些在此基礎上建造出來的科學殿堂全都得崩塌,這是在毀滅我們現代文明的根基啊。 說到這裡就不得不說到量子物理,這是微觀物理世界的一個重要分支。這是一個由德國著名物理學家馬克斯·普朗克於1900年提出創立的分支。在微觀物理當中,你會發現跟我們宏觀物理世界完全的不一樣。
  • 高原邊境「湖景暖房」,了解一下
    該方艙採用的融合拆裝式結構,在滿足即需即建即用的情況下,採用的技術以及房屋部件均具備超低耗能、保溫性強的特點,超過90%的部件部品能夠重複利用。比如,排汙採用集成的生物降解乾式自潔廁所,能源方面採用集成光伏微電網,實現自供自足。
  • 堅守丨大旺巡山員,你了解他嗎?
    今天記者將帶大家走近巡山員葉衡,了解他的工作。         葉衡是將軍崗居委會的一名普通工作人員,巡山護林是他每個星期例行的工作。巡山員 葉衡「每個星期不定期進行山體巡防,防止森林火宅發生,遇到一些群眾登山時,叫他注意一下事項,不要亂跑垃圾不要亂扔菸頭,不可以在半山腰生火,注意一下人生安全,或者發現昆蟲,蛇蟲鼠蟻這些千萬不要去幹擾。」
  • 不想丟圖傳先得了解它是啥,解密大疆 OcuSync 圖傳技術
    是什麼讓你能清晰看到無人機眼中的視界?今天疆哥帶你解密 OcuSync 圖傳技術。*FCC標準,在無幹擾室外空曠環境測得。DJI TECH - OcuSync 圖傳技術無線圖像傳輸質量是決定無人機飛行體驗最核心的性能之一,優秀的無線圖像傳輸技術具備傳輸穩定、圖像清晰流暢、抗幹擾、抗遮擋、低延時等特性。而影響圖傳性能的因素包括:信號接收靈敏度、天線、遮擋、電磁幹擾。
  • 如果你是PHP開發者,請務必了解一下Composer
    這是自閒暇的時間裡,利用5分鐘讀讀技術文章,豐富自己的知識。。。當然,學習有很多種方法,不單單是基於公眾號來學習,你可以到網上查找更多的教程,學習文檔,技術書本,視頻教程!各有各的愛好吧!Composer對於使用者來說是很透明,但是其背後的理念還是需要了解一下的,其的誕生也不是偶然的,得益於Github的快速發展,PHP語言也越來越現代化,顯得更高大上了.
  • 《揭露宇宙》第107集:零點能量及先進推進技術
    當你和我在談話時,你對秘密太空計劃的了解比我認識的任何人還多,當然這是除了幾位知情人士以外的,而馬克·卡明斯就是屬於這種知情人士,但是是在物理的領域上。所以聽到他提及那個名字,我真的很吃驚,因為我對這個人的了解之深,我們可以花上兩個小時來談他。那閒話少說,讓我們來聽聽Mark McCandlish(馬克·邁坎德尼西)要說的第一件事,一旦你親眼看到,也許你就會了解我為何如此吃驚,讓我們來看看。
  • 了解先進IC封裝的10種基本技術
    先進IC封裝是「超越摩爾」時代的一大技術亮點。當晶片在每個工藝節點上的縮小越來越困難、也越來越昂貴之際,工程師們將多個晶片放入先進的封裝中,就不必再費力縮小晶片了。然而,先進IC封裝技術發展十分迅速,設計工程師和工程經理們需要跟上這一關鍵技術的發展節奏。首先,他們需要了解先進IC封裝中不斷出現的基本術語。本文將對下一代IC封裝技術中最常用10個術語做簡要概述。
  • 央視軍事掌握「收視密碼」!你們只看顏值了,而我看到了背後的深刻含義……
    從前一陣大火的央視記者王冰冰,再到軍事記者莊曉瑩,不少網友驚呼:央視終於找到了新的收視密碼!兩者結合,你就能知道為什麼俄羅斯人的愛國主義和國防教育工作做得那麼好了。雖然俄羅斯現在最能吹的也就軍事了,但這種報導無疑還是會給俄羅斯人帶去深深的國家自豪感。不過這兩年,隨著中國的新式武器裝備大量湧現,技術越來越先進,軍事頻道畫風一變,也走上了這種硬核體驗+專業科普的道路。
  • 有多少人真正了解過殲-11D?這款戰機也有著赫赫戰功
    在我眼裡,殲-11D就像是技術驗證機一般,存在的意義就是為了檢驗各種先進戰機技術的可靠性和易用性,比如說有源相控陣雷達、WS-10B發動機、新型的複合材料技術等。從這個角度來看,殲-11D確實是妥妥的先進技術嘗鮮機,畢竟在殲-11D上用過的先進技術,已經下放到了殲-11B和殲-16的身上,其中這個殲-16可是一重頭戲。
  • 你知道MIPS技術頭盔了嗎?
    目前市面上頭盔多樣,價格有高有低,你還在發愁怎麼挑一個合適的頭盔嗎?不知道大家有沒留意近兩年在眾多的頭盔中多了一個帶MIPS的字眼呢?