碳化硅陶瓷膜擁有(you)化(hua)學穩定性(xing)高、抗熱震性(xing)好、親水(shui)性(xing)強、膜通量大(da)、機(ji)械強度高、孔徑分(fen)(fen)布(bu)集中、孔結構梯度較好等(deng)特點(dian)。相較于傳統膜材料，碳化(hua)硅陶瓷膜在水(shui)處理(li)時(shi)可高效(xiao)分(fen)(fen)離水(shui)中懸浮顆粒及油(you)滴而(er)不受給水(shui)質量影響，也因為(wei)它穩定耐用的特性(xing)可以(yi)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)停工期以(yi)及安裝成本，被認為(wei)是一種(zhong)有(you)望取代各(ge)種(zhong)無機(ji)膜的新型分(fen)(fen)離膜。

（數據來源(yuan)：湖北迪潔膜）

碳化硅陶瓷膜的應用優勢

隨著各國政府對廢(fei)水(shui)排放及(ji)原油采收率(lv)的(de)要求日漸(jian)嚴格，碳化(hua)硅(gui)陶瓷(ci)膜在(zai)工業(ye)領域應用方面(mian)凸(tu)顯(xian)出較大優勢。在(zai)最近幾年(nian)，以liqtech為代表的(de)商(shang)用碳化(hua)硅(gui)陶瓷(ci)膜開(kai)始(shi)在(zai)高溫氣固(gu)分離、工業(ye)廢(fei)水(shui)處理(li)等方面(mian)嶄(zhan)露頭(tou)角。

碳(tan)化(hua)硅具(ju)有(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)熱傳導性(xing)(xing)(xing)、化(hua)學惰(duo)性(xing)(xing)(xing)、斷(duan)裂韌性(xing)(xing)(xing)以及耐(nai)酸堿(jian)性(xing)(xing)(xing)。其具(ju)有(you)(you)較大(da)(da)的(de)(de)(de)膜(mo)(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)，用于水(shui)處理(li)效率(lv)非(fei)常(chang)高(gao)。同樣，在(zai)高(gao)溫環境(jing)、生物醫(yi)藥以及食品等(deng)領域都(dou)有(you)(you)非(fei)常(chang)廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用。碳(tan)化(hua)硅陶瓷膜(mo)(mo)在(zai)油水(shui)分離(li)方面應(ying)用具(ju)有(you)(you)非(fei)常(chang)明顯的(de)(de)(de)優(you)勢，因為(wei)相對于高(gao)分子膜(mo)(mo)，雖然通(tong)(tong)(tong)過(guo)共混(hun)改性(xing)(xing)(xing)可(ke)以提高(gao)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)親水(shui)性(xing)(xing)(xing)和抗污染性(xing)(xing)(xing)，但膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)量(liang)還是比較低(di)，且經(jing)過(guo)沖洗后(hou)通(tong)(tong)(tong)量(liang)會降低(di)較多。碳(tan)化(hua)硅陶瓷膜(mo)(mo)具(ju)有(you)(you)膜(mo)(mo)通(tong)(tong)(tong)量(liang)大(da)(da)，可(ke)清(qing)洗性(xing)(xing)(xing)強(qiang)，分離(li)效果佳和使用壽(shou)命長等(deng)優(you)點。

碳化硅陶(tao)瓷(ci)膜不僅(jin)具(ju)有一般無機膜的耐(nai)(nai)高溫高壓、耐(nai)(nai)化學腐蝕、化學穩定性(xing)高等(deng)優點，而且機械強度(du)高、抗(kang)熱震性(xing)能強、孔隙率高、比(bi)表面積大等(deng)特(te)點，可以用于高溫除(chu)塵等(deng)領域。

（圖片來源：湖北(bei)迪潔(jie)膜）

碳化硅陶瓷膜的制備方法

不(bu)同于發展(zhan)較為成熟的氧(yang)化物陶(tao)瓷(ci)膜，碳(tan)化硅陶(tao)瓷(ci)膜由于其材(cai)質本身的特殊性，在膜制備方面(mian)略(lve)遜一籌，現有制備技術有顆粒堆積法、碳(tan)熱還(huan)原(yuan)法、聚合物裂(lie)解法及化學氣相沉積法等。

顆粒堆積法

顆(ke)粒(li)堆積法即(ji)固(gu)態粒(li)子燒(shao)結(jie)法，這種方法脫胎(tai)于多孔陶瓷制(zhi)備方法，是常(chang)見的(de)陶瓷膜(mo)制(zhi)備方法，在大顆(ke)粒(li)中摻雜(za)小顆(ke)粒(li)，利用細小顆(ke)粒(li)容易燒(shao)結(jie)的(de)特點，升至一定溫度使大顆(ke)粒(li)間形(xing)成連接，其(qi)中理想(xiang)情況(kuang)為(wei)大顆(ke)粒(li)間頸部粘接，留有大量(liang)貫(guan)通孔道，同(tong)時保有較(jiao)好的(de)力(li)學性能(neng)。

顆粒堆積法(fa)工藝流程圖

在(zai)使用顆粒堆積(ji)法制(zhi)(zhi)作(zuo)碳(tan)化(hua)硅(gui)膜時，常使用浸漿(jiang)(jiang)法利(li)用毛細孔作(zuo)用生成膜層，配制(zhi)(zhi)穩定懸浮漿(jiang)(jiang)料后將漿(jiang)(jiang)料與支(zhi)撐體表面接觸(chu)，介(jie)質(zhi)流入支(zhi)撐體，分散在(zai)介(jie)質(zhi)中的原(yuan)料則濃縮堆積(ji)在(zai)支(zhi)撐體表面形成粒子層，再經(jing)過干燥燒成形成成品。

這種方法工序簡便，設(she)備需求低(di)，適用于工業化大量生產，力學性能(neng)(neng)良(liang)好，但孔(kong)隙(xi)率(lv)相(xiang)對較低(di)。由于其孔(kong)隙(xi)率(lv)與力學性能(neng)(neng)是反相(xiang)關(guan)關(guan)系(xi)，可通過調(diao)節工藝參數在這兩者間進行(xing)取舍。

碳熱還原反應燒結法

碳熱(re)還(huan)原反(fan)應燒結主(zhu)要使用適(shi)量的硅(gui)源(yuan)和碳作為原料均勻混合(he)，均勻涂(tu)覆在支撐體上，再在氬氣(qi)氣(qi)氛或真空環(huan)境保護下進(jin)行碳熱(re)還(huan)原反(fan)應，以二(er)氧(yang)化硅(gui)作硅(gui)源(yuan)為例，其中反(fan)應主(zhu)要有：

碳(tan)(tan)熱(re)還原反(fan)應(ying)燒結制備碳(tan)(tan)化(hua)硅陶瓷膜所用碳(tan)(tan)源硅源多(duo)為(wei)有機物，常需(xu)使用溶(rong)膠(jiao)(jiao)(jiao)凝膠(jiao)(jiao)(jiao)法成膜，而溶(rong)膠(jiao)(jiao)(jiao)凝膠(jiao)(jiao)(jiao)法制作碳(tan)(tan)化(hua)硅膜存在(zai)成膜條件較(jiao)為(wei)苛(ke)刻、易產生缺陷，成品率不高等難(nan)點(dian)，因(yin)此少(shao)有具體應(ying)用。

碳(tan)熱(re)還原(yuan)反(fan)應燒(shao)結原(yuan)料多樣，反(fan)應溫(wen)度低(di)，若(ruo)能(neng)解決(jue)膜層成型階段條件苛刻(ke)以及成品率低(di)的問題(ti)就有潛力在碳(tan)化硅陶瓷(ci)膜的工業化生產(chan)領域與顆粒堆(dui)積(ji)法(fa)競爭。

聚合物裂解法

聚(ju)合(he)物裂解法(fa)使用陶瓷(ci)先(xian)驅體將其(qi)溶解或(huo)熔融并涂(tu)覆(fu)于支撐體之(zhi)上(shang)，再經過高溫裂解形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)無機陶瓷(ci)，在國外是一種(zhong)較(jiao)為(wei)常(chang)見的非氧化物無機陶瓷(ci)的制備方法(fa)。以聚(ju)碳(tan)硅(gui)烷為(wei)例，在惰性氣氛下加熱到550℃~800℃時其(qi)分子結構(gou)中Si-H鍵與(yu)C-H鍵斷開(kai)產生(sheng)大(da)量游(you)(you)離氫(qing)(qing)并生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)氫(qing)(qing)氣，對于含(han)甲基的部分則接受游(you)(you)離氫(qing)(qing)甲基分界產生(sheng)CH 4 ，800℃以上(shang)剩余氫(qing)(qing)原子繼(ji)續(xu)轉化為(wei)游(you)(you)離氫(qing)(qing)分解，開(kai)始形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)Si-C鍵，最終形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)β-SiC。

聚合物(wu)裂解(jie)法(fa)制備(bei)碳(tan)化硅膜具(ju)有(you)膜層成型方便，厚度可控，工藝簡單，相較于(yu)顆粒堆積法(fa)來講(jiang)加熱(re)溫度較低（1000℃左右），但原料(liao)成本相對來講(jiang)略為高昂。

目前(qian)大(da)規模生(sheng)產過濾用碳化(hua)硅陶瓷膜多用顆(ke)粒堆積法(fa)(fa)(fa)和聚合(he)物(wu)裂解法(fa)(fa)(fa)，顆(ke)粒堆積法(fa)(fa)(fa)生(sheng)產出(chu)的成(cheng)品(pin)多為(wei)微濾膜，應用范(fan)圍(wei)有限，和其他(ta)材(cai)質膜材(cai)料相(xiang)比沒有決定性(xing)優勢，還(huan)有待進一步(bu)發展。聚合(he)物(wu)裂解法(fa)(fa)(fa)則相(xiang)對(dui)較(jiao)為(wei)成(cheng)熟，厚(hou)度穩定卻難(nan)控，孔(kong)徑(jing)小(xiao)成(cheng)膜率好，還(huan)需繼續改進。碳熱還(huan)原法(fa)(fa)(fa)雖然成(cheng)膜孔(kong)徑(jing)小(xiao)，但成(cheng)膜率不高效(xiao)果有待提高。

除上述方法(fa)之外還有制得(de)膜層可控(kong)性(xing)強、致(zhi)密度高、孔徑(jing)小的(de)化學氣(qi)相沉(chen)積法(fa)，但其(qi)成(cheng)本較高，工藝復雜，通量(liang)略顯不(bu)足，且目前(qian)化學氣(qi)相沉(chen)積法(fa)所制得(de)碳化硅陶(tao)瓷膜多用(yong)(yong)于半導體行業和氣(qi)相分離，在其(qi)它方向的(de)應用(yong)(yong)還有待(dai)進一步開發。