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碳化硅陶瓷膜
多孔碳化硅（SiC）陶瓷膜分離技術(shù)被認為是近年來發(fā)展最迅速的膜分離技術(shù)。
碳化硅（SiC）陶瓷膜除了具有無機膜的一般特性：優(yōu)異的機械強度、耐酸堿腐蝕性、生物相容性和化學(xué)惰性外，還具有高通量特性，這源于碳化硅陶瓷膜突出的空間結(jié)構(gòu)及更加集中的孔徑分布特性。
隨著膜制備工藝的不斷發(fā)展和成熟，碳化硅（SiC）陶瓷膜的結(jié)構(gòu)和性能也在不斷地改進和優(yōu)化，其可應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，如能源、化工、冶金、石化、造紙、印刷、煙草和制藥等【1】。
一、簡介
碳化硅（SiC）陶瓷膜材料由兩部分組成，即大孔徑、高強度的陶瓷膜支撐體和孔徑小、高分離效率的膜分離層【1】。
一般地，碳化硅（SiC）陶瓷膜通過高溫?zé)Y(jié)而成，其分離層以及多孔支撐層全部為SiC材料。碳化硅（SiC）陶瓷膜具有親水特性，其過濾精度多為微濾和超濾，可在強酸強堿（pH為0～14）、高溫（大于800℃）等傳統(tǒng)膜分離材料無法勝任的特殊條件下使用【2】。
二、備制方法
碳化硅（SiC）陶瓷的制備方法主要有重結(jié)晶法和反應(yīng)燒結(jié)法。
重結(jié)晶法制備碳化硅多孔陶瓷時，不需要添加造孔劑即可得到高孔隙率。大部分陶瓷燒結(jié)過程都伴隨有收縮過程，此過程會導(dǎo)致材料變形彎曲，很難制備大尺寸的制品，而碳化硅陶瓷在燒結(jié)過程中不會有收縮過程，這樣在保證材料的強度的同時還能獲得高孔隙率，因其燒結(jié)機理是蒸發(fā)-凝聚，此方法容易制備出大尺寸的碳化硅多孔陶瓷且其孔幾乎全部為貫通孔。
反應(yīng)燒結(jié)法則主要制備較為致密的碳化硅陶瓷，此方法制備碳化硅陶瓷時燒結(jié)溫度低，時間短，易成型，燒結(jié)過程無收縮，可制備大尺寸，形狀復(fù)雜的陶瓷制品，但是此方法制備的碳化硅陶瓷中游離硅含量高。
三、過濾方式
碳化硅（SiC）陶瓷膜過濾分離系統(tǒng)多采用“錯流過濾”形式對流體進行分離，與“死端過濾”形式相比能夠減緩膜受污染程度，延長膜清洗周期【3】。
圖｜碳化硅（SiC）陶瓷膜的2種過濾形式[4]
四、應(yīng)用領(lǐng)域
A
油水分離
碳化硅（SiC）陶瓷膜因其較強的親水疏油性，在油水分離中的應(yīng)用最為廣泛，涉及的含油水種類包括工業(yè)加工清洗油污水、船舶艙底油污水、石油工業(yè)及固體燃料熱加工工業(yè)的含油污水等。
盡管工業(yè)上分離油水的方法主要有氣浮、重力分離、吸附分離和絮凝等方法，但是這些方法不能有效分離乳化油水混合液。
而根據(jù)碳化硅（SiC）陶瓷膜孔徑的不同（一般為0.01~10μm），其處理的油污種類可包括浮油、乳化油乃至溶解油[5]。而決定膜處理效果優(yōu)劣的關(guān)鍵則在于選擇合適的膜孔徑以及過濾分離條件（如壓力、濃度、溫度、pH等）。
B
液固分離
除了在油水分離領(lǐng)域的應(yīng)用，碳化硅（SiC）陶瓷超濾膜因具有高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和選擇性，還可用于凈化水質(zhì)，分離水中的懸浮物、xj等雜質(zhì)。一般地，碳化硅（SiC）陶瓷膜的過濾精度為微濾和超濾。在水處理工藝中，一般配置為二級甚至三級的精處理工藝，可有效分離污水中的懸浮物、微小固體顆粒、xj等，使產(chǎn)水水質(zhì)達到我國廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
C
氣固分離
陶瓷膜主要適用于高溫高壓氣體的除塵、凈化，在化工、冶金、垃圾焚燒、建材（水泥、陶瓷、玻璃）等行業(yè)都得到廣泛應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的除塵方法，陶瓷膜的優(yōu)點是耐高溫、耐腐蝕、機械強度高，且不會產(chǎn)生二次污染，所以陶瓷膜在高溫氣體處理領(lǐng)域有著廣泛的前景。
五、總結(jié)
作為無機膜材料之一，碳化硅（SiC）陶瓷膜較有機膜而言，不僅在強度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕、抗污染、高通量、可循環(huán)使用等方面占據(jù)獨特的優(yōu)勢，還具有可進行高壓反沖洗、更窄的孔徑分布等優(yōu)點。而與其他傳統(tǒng)的無機陶瓷膜相比（如Al?O?、SiO?、ZrO?等），碳化硅（SiC）陶瓷膜作為近年來迅速發(fā)展起來的新型無機膜材料，具有非常高的熔點、抗彎強度、斷裂韌性和熱導(dǎo)率，同時比Al?O?等陶瓷膜價格更加實惠，并在膜分離應(yīng)用上表現(xiàn)出獨特的性能。
碳化硅（SiC）陶瓷膜在技術(shù)上比其他無機膜及有機膜具有更佳的過濾分離性能和使用周期。隨著膜分離性能和工藝設(shè)計的不斷成熟，尤其是新的碳化硅（SiC）陶瓷膜制備工藝的應(yīng)用，未來，價格更低、過濾效率更高、性能更優(yōu)異的碳化硅（SiC）陶瓷膜將會大規(guī)模地投入到實際應(yīng)用中。