碳化硅陶瓷膜擁有(you)化(hua)學(xue)穩(wen)定(ding)性(xing)高(gao)、抗熱(re)震性(xing)好、親水(shui)性(xing)強(qiang)、膜通量(liang)大、機(ji)械強(qiang)度高(gao)、孔徑(jing)分布集中、孔結構(gou)梯度較好等特(te)點。相較于傳(chuan)統膜材料，碳化(hua)硅陶瓷膜在水(shui)處理時可高(gao)效分離水(shui)中懸浮(fu)顆粒及油滴而不受給水(shui)質量(liang)影響，也因為它穩(wen)定(ding)耐用(yong)的特(te)性(xing)可以有(you)效減少停工(gong)期以及安裝成本，被認為是一(yi)種(zhong)有(you)望取代各種(zhong)無機(ji)膜的新型分離膜。

（數據來源：湖北迪潔(jie)膜）

碳化硅陶瓷膜的應用優勢

隨(sui)著(zhu)各國政府對廢水(shui)排放及原油采收率的(de)要求日(ri)漸嚴格，碳化(hua)硅(gui)陶瓷膜在(zai)工業(ye)領(ling)域(yu)應用(yong)方(fang)面(mian)凸顯出較(jiao)大優(you)勢。在(zai)最(zui)近幾年，以liqtech為代(dai)表(biao)的(de)商(shang)用(yong)碳化(hua)硅(gui)陶瓷膜開(kai)始在(zai)高(gao)溫(wen)氣(qi)固分離、工業(ye)廢水(shui)處理等方(fang)面(mian)嶄露頭角(jiao)。

碳(tan)化硅(gui)具有優良的熱(re)傳導(dao)性、化學惰性、斷裂韌性以及(ji)耐酸堿(jian)性。其具有較大(da)的膜(mo)(mo)通(tong)量，用于水處理效率非常高(gao)。同(tong)樣，在(zai)高(gao)溫環境、生(sheng)物醫藥以及(ji)食(shi)品等(deng)領域都有非常廣泛的應(ying)用。碳(tan)化硅(gui)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)在(zai)油水分離方面應(ying)用具有非常明顯的優勢(shi)，因為相對于高(gao)分子膜(mo)(mo)，雖然通(tong)過共混改(gai)性可(ke)以提高(gao)膜(mo)(mo)的親(qin)水性和(he)抗污染性，但膜(mo)(mo)的通(tong)量還(huan)是比(bi)較低(di)，且經(jing)過沖洗(xi)后(hou)通(tong)量會降低(di)較多。碳(tan)化硅(gui)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)(mo)具有膜(mo)(mo)通(tong)量大(da)，可(ke)清洗(xi)性強，分離效果佳和(he)使用壽命長(chang)等(deng)優點。

碳化(hua)(hua)硅陶(tao)瓷膜(mo)不僅具有一般(ban)無機膜(mo)的耐高(gao)溫高(gao)壓、耐化(hua)(hua)學(xue)腐蝕、化(hua)(hua)學(xue)穩定(ding)性高(gao)等(deng)優(you)點，而且機械強度高(gao)、抗熱震性能強、孔隙率高(gao)、比表(biao)面積(ji)大等(deng)特(te)點，可(ke)以用于高(gao)溫除塵等(deng)領(ling)域。

（圖片來源：湖北迪潔膜）

碳化硅陶瓷膜的制備方法

不同于發展較為成(cheng)熟的氧化(hua)物陶(tao)瓷膜，碳化(hua)硅陶(tao)瓷膜由于其材質本身的特(te)殊(shu)性，在膜制備方(fang)面略(lve)遜一(yi)籌，現有制備技術有顆粒堆積法(fa)、碳熱(re)還原法(fa)、聚合物裂解法(fa)及化(hua)學氣相沉積法(fa)等。

顆粒堆積法

顆(ke)粒堆積法(fa)(fa)即固態粒子燒(shao)(shao)結法(fa)(fa)，這種方(fang)法(fa)(fa)脫胎(tai)于多孔(kong)陶瓷(ci)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)(fa)，是常見的陶瓷(ci)膜(mo)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)(fa)，在(zai)大(da)顆(ke)粒中摻雜小顆(ke)粒，利(li)用細小顆(ke)粒容易燒(shao)(shao)結的特(te)點，升至一定溫度使大(da)顆(ke)粒間形成連接，其中理想情況為大(da)顆(ke)粒間頸部粘接，留(liu)有大(da)量(liang)貫(guan)通孔(kong)道，同時保有較好的力學性能。

顆粒堆積法工藝(yi)流程圖(tu)

在使用顆粒堆積法(fa)制作(zuo)碳化(hua)硅(gui)膜(mo)(mo)時，常(chang)使用浸(jin)漿(jiang)法(fa)利用毛細(xi)孔作(zuo)用生(sheng)成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)層(ceng)，配制穩定懸浮漿(jiang)料后將漿(jiang)料與支(zhi)(zhi)撐(cheng)體表面接(jie)觸，介(jie)質流入支(zhi)(zhi)撐(cheng)體，分(fen)散在介(jie)質中(zhong)的原料則(ze)濃(nong)縮堆積在支(zhi)(zhi)撐(cheng)體表面形成(cheng)(cheng)粒子層(ceng)，再經過干燥燒成(cheng)(cheng)形成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)品。

這種方法工序簡便，設備(bei)需求低(di)，適用于(yu)工業化大量生產，力學性能良好，但孔(kong)隙率(lv)相(xiang)對較低(di)。由于(yu)其孔(kong)隙率(lv)與力學性能是(shi)反相(xiang)關(guan)關(guan)系，可通(tong)過調節工藝參數(shu)在這兩者間進行取(qu)舍。

碳熱還原反應燒結法

碳熱還原(yuan)反應燒(shao)結主(zhu)要(yao)使用適量(liang)的硅(gui)源和碳作為原(yuan)料均勻(yun)混合，均勻(yun)涂(tu)覆在(zai)(zai)支撐(cheng)體上，再在(zai)(zai)氬(ya)氣(qi)氣(qi)氛(fen)或真(zhen)空環境保護下進(jin)行碳熱還原(yuan)反應，以(yi)二氧化硅(gui)作硅(gui)源為例(li)，其中反應主(zhu)要(yao)有(you)：

碳(tan)熱還原反應燒結(jie)制(zhi)備碳(tan)化硅(gui)陶瓷膜所用(yong)碳(tan)源(yuan)硅(gui)源(yuan)多(duo)為有(you)機物，常需使用(yong)溶(rong)膠凝膠法(fa)成(cheng)(cheng)膜，而溶(rong)膠凝膠法(fa)制(zhi)作碳(tan)化硅(gui)膜存(cun)在成(cheng)(cheng)膜條件較為苛刻、易產生缺(que)陷，成(cheng)(cheng)品(pin)率不高等難點(dian)，因(yin)此(ci)少有(you)具體(ti)應用(yong)。

碳(tan)熱還原(yuan)反應燒(shao)結原(yuan)料多(duo)樣(yang)，反應溫(wen)度低(di)，若能解決膜(mo)層成(cheng)型階段條件苛刻以(yi)及(ji)成(cheng)品率低(di)的(de)問(wen)題就有潛力在碳(tan)化(hua)硅陶瓷(ci)膜(mo)的(de)工業(ye)化(hua)生產領(ling)域與(yu)顆粒堆積法(fa)競爭。

聚合物裂解法

聚合物(wu)裂解(jie)法使(shi)用陶(tao)瓷先驅體將(jiang)其(qi)溶(rong)解(jie)或(huo)熔融并(bing)涂覆于(yu)支撐體之(zhi)上，再經過高溫裂解(jie)形(xing)(xing)成無機陶(tao)瓷，在(zai)國外是一(yi)種(zhong)較為(wei)常(chang)見(jian)的(de)非氧(yang)化物(wu)無機陶(tao)瓷的(de)制備方(fang)法。以聚碳硅烷為(wei)例，在(zai)惰性(xing)氣氛下加熱到550℃~800℃時(shi)其(qi)分(fen)(fen)子結構中Si-H鍵與C-H鍵斷(duan)開(kai)產(chan)生大量游(you)離(li)氫并(bing)生成氫氣，對于(yu)含甲基的(de)部分(fen)(fen)則(ze)接受游(you)離(li)氫甲基分(fen)(fen)界產(chan)生CH 4 ，800℃以上剩余氫原子繼續轉(zhuan)化為(wei)游(you)離(li)氫分(fen)(fen)解(jie)，開(kai)始(shi)形(xing)(xing)成Si-C鍵，最終形(xing)(xing)成β-SiC。

聚合物裂解(jie)法(fa)制備碳化硅膜具有膜層(ceng)成型方便，厚度可控，工(gong)藝簡(jian)單，相較于顆粒(li)堆(dui)積法(fa)來講加熱溫度較低（1000℃左右(you)），但(dan)原料成本相對來講略為(wei)高昂。

目前大(da)規模生產過濾用(yong)碳化硅陶瓷膜(mo)多(duo)用(yong)顆粒堆(dui)積法(fa)(fa)和(he)聚(ju)(ju)合(he)(he)物裂(lie)解法(fa)(fa)，顆粒堆(dui)積法(fa)(fa)生產出(chu)的成品多(duo)為(wei)微濾膜(mo)，應(ying)用(yong)范圍有(you)限，和(he)其他材(cai)質(zhi)膜(mo)材(cai)料相(xiang)比沒有(you)決定性優勢，還有(you)待進一步發展(zhan)。聚(ju)(ju)合(he)(he)物裂(lie)解法(fa)(fa)則相(xiang)對較為(wei)成熟(shu)，厚度穩定卻難控，孔徑(jing)小(xiao)成膜(mo)率好，還需繼(ji)續改進。碳熱還原法(fa)(fa)雖然成膜(mo)孔徑(jing)小(xiao)，但成膜(mo)率不高效果有(you)待提(ti)高。

除上述(shu)方(fang)(fang)法之外還有制(zhi)得膜(mo)層可控性強、致(zhi)密度高、孔徑小的化學氣(qi)相沉積法，但其(qi)成本較(jiao)高，工(gong)藝復雜，通量略顯不(bu)足，且目前化學氣(qi)相沉積法所制(zhi)得碳化硅陶瓷膜(mo)多用(yong)于半(ban)導體行業和氣(qi)相分離，在其(qi)它方(fang)(fang)向的應用(yong)還有待進(jin)一步開發(fa)。