无机膜包括金属膜、陶瓷膜、玻璃膜等等,其中在水处理领域里出镜最多、应用最广的当属陶瓷膜。比起高分子有机膜,陶瓷膜硬度更高、通量更大、寿命更长,然其性能优越,成本也很“优越”,故其生存空间自然是受到高分子有机膜的强力挤压。
碳化硅膜可视为是陶瓷膜的升级版或加强版。何谓升级?如何加强?一切要从膜材料——碳化硅的特性说起。
碳化硅是一种人工合成材料;纯天然的碳化硅也有,不过只发现于陨石中,而在地球本身还没找到过这种材料。碳化硅的人工合成,是美国化学家Edward Goodrich Acheson博士于1891年在电熔金刚石试验中意外所得;他本人还因此于1910年获颁第四届珀金奖章(Perkin Medal)。
如今工业合成碳化硅最常用的工艺依然称为Acheson法,就是将含硅的砂石与含碳的原料混合,在反应炉中加热到2500摄氏度以上,生成碳化硅颗粒。
图1 Acheson碳化硅反应炉
坚膜科技采用自有专利技术制成高纯碳化硅陶瓷膜,具有以下特点
大通量
碳化硅膜的净水通量超过3000 LMH(升每平方每小时),这得益于材料本身的超亲水性,以及在烧结过程中形成的高孔隙率。通量大的另一优点是占地小。
疏油亲水
面对含油废水挑战,高分子有机膜通常需要靠改性来实现亲水疏油,否则就会面临严重的膜污染和棘手的膜清洁问题。碳化硅膜不但亲水性佳,而且还具疏油属性,因此可以轻松过滤含油废水,无惧油脂造成的膜污染。
耐污易洗
碳化硅膜具有极好的耐污染性,几乎不会产生永久性(不可逆)膜污染,而且通过最简单的反冲洗就能有效恢复通量;此外,由于碳化硅材料本身的超强硬度和化学耐性,碳化硅膜可以放心进行高压清洗与化学清洗,膜通量可实现完全再生。
长寿命
碳化硅膜耐磨、耐热、耐压,耐酸、耐碱、耐腐,通量稳定并能完全再生,使用寿命预期可达10年。因此从全生命周期的角度来看,虽然使用碳化硅膜的初期投资明显高于高分子有机膜,然而总体成本一定更加经济。