高性能シリコンカーバイド膜チューブを アプリケーションプロセス用に準備する方法は、現在、研究のホットスポットになっています。シリコンカーバイド膜は一般に非対称構造で、支持体、遷移層、分離層で構成されています。準備プロセスには主にビレット成形（支持体成形、膜成形）と焼結が含まれ、どちらも膜成形性能に大きな影響を与えます。適切な準備プロセスにより、セラミック膜の完全性が向上し、亀裂、大きな穴などの欠陥を防ぐことができます。膜層には主に4つの準備方法があります。
ディッププル法
ディップアンドプル法は、主に以下のプロセスで構成されています。まず、セラミック粒子またはポリマー前駆体を水または有機溶媒に分散させて均質で安定した製膜溶液を形成し、コーティング後、多孔質支持体の表面に湿潤膜を形成します。この方法の製膜原理には、「毛細管濾過」と「製膜」があります。毛細管濾過は、乾燥した多孔質支持体が製膜溶液と接触したときに発生します。毛細管力により、分散媒が支持体に入り、製膜溶液中の粒子が支持体の表面に留まって膜を形成します。製膜は、接触後に支持体と製膜溶液が分離する間に発生し、粘性力の作用により製膜溶液が支持体の表面に留まって膜を形成します。製造および最適化後のセラミック膜管は 再現性が高く、下水処理に優れた効果を発揮します。ディップアンドプル法は、操作が簡単でエネルギー消費が少ないため、最も広く使用されている膜製造方法の1つです。
ディップアンドプル法によるsic膜の作製手順図
噴霧方法
Spraying method is to use the spray gun to atomize the dispersed membrane making liquid into small droplets, and then deposit on the surface of the support body to form a membrane layer. The main operating parameters of the spraying method include the distance between the spray gun and the support body, the spraying pressure and the spraying time. Compared with dip and pull method, spraying method has the significant advantage of reducing the surface tension of the membrane making liquid through atomization, which is conducive to reducing the infiltration of the membrane layer into the support body pores, and thus reducing the interface resistance between the support body and the membrane layer. The spraying method has the advantages of easy large-scale production, simple operation, high slurry utilization efficiency and easy adjustment of membrane thickness. However, at present, this method is only used for the preparation of microfiltration membranes, and it does not meet the preparation requirements of small pore size membranes such as ultrafiltration and nanofiltration.
Spraying device diagram
Chemical Vapor Deposition Method
Chemical vapor deposition (CVD) is a method to prepare ceramic membrane by chemical reaction of one or several gaseous elements or compounds on the surface of porous support. The ceramic membrane prepared by this method has the characteristics of small membrane pore size and relatively low preparation temperature. However, CVD membrane has the disadvantages of harsh conditions, cumbersome process, high energy consumption and low membrane flux. At present, CVD membrane is mostly used in gas separation field, and its application in other fields needs to be further expanded. Chemical vapor deposition technology can only be used with chip ceramic membrane, and it is difficult to uniformly deposit in the preparation process of tubular or multi-channel ceramic membrane.
Schematic diagram of a CVD system for SiC membrane deposition
Phase Transformation Method
相変換とは、多量のポリマー溶液を含むセラミックペーストを湿式または乾式誘導によって液体から固体に変えることができることを意味し、湿式および乾式とは、ポリマー溶液を非溶媒凝縮浴または大気にさらすことを意味します。相変換プロセス中、ポリマーの形態はセラミック膜の細孔として保持され、通常、指状細孔とスポンジ状細孔に分かれており、比較的低い多孔度係数を持ち、より高いフラックスのセラミック膜の製造に役立ちます。従来のセラミック膜の多孔度は25.95％〜47.64％であり、相変換法で製造されたセラミック膜の多孔度は70％以上です。ただし、この方法で製造されたサンプルの機械的安定性が低く、脆いため、業界での応用が制限されます。相変換法は、階層的な多孔質構造を持つセラミック膜を1つのステップで製造する効果的な方法であり、セラミック膜の構造を最適化し、セラミック膜の多孔度とフラックスを高めるための幅広い応用展望があります。
表面改質前後のSIC中空糸膜の細孔径分布とSEM像
