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多“材”多艺的陶瓷膜:高温除尘、脱硝除尘、水处理样样精通
2018年01月27日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:1343
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陶瓷膜是一种高性能的过滤材料。在煤化工、硅材料、石油化工、钢铁、有色冶炼电力、垃圾焚烧等领域的气固分离;在精细化工、生物化工、制药、食品等领域液固分离;在MBR水处理中水回用,垃圾渗滤液,研磨切割废水处理,油田回注水,研磨切割废水等水处理中均有着重要的应用。

下文将按陶瓷膜制品及装备的主要应用领域将陶瓷膜制品分为:高温除尘用陶瓷膜、脱硝除尘一体化陶瓷膜、水处理用平板陶瓷膜,来对陶瓷膜的工作原理分别进行阐述,并为大家列举部分工业应用实例。

一、高温除尘用陶瓷膜

1、工作原理

高温陶瓷膜是一种具有较高的机械强度、优良的热性能和耐化学腐蚀性能、极佳的微孔过滤性能的微孔陶瓷过滤材料,由高强度陶瓷支撑体和高效膜分离层复合烧结而成。材质主要包括碳化硅质、堇青石质、氧化铝质、陶瓷纤维质及陶瓷纤维膜过滤材料等。

高温陶瓷膜除尘器设备

过滤及反吹再生示意图

高温除尘用陶瓷膜过滤原理

2、应用领域

高温陶瓷膜可用于苛刻环境条件下高温气体(烟尘)的除尘净化,特别是高温PM2.5、PM1.0、PM0.5等细微颗粒物的捕集。目前高温陶瓷膜过滤器已应用于煤化工、多晶硅、有机硅、有色冶炼、石油化工等领域,每年处理300℃以上高温气体(烟尘)量超200亿立方,减少细微颗粒物排放超20余万吨,高温余热利用产生的热量每年节约超100万吨标准煤。

如下为高温气体处理应用举例:

高温高压陶瓷飞灰过滤器是SHELL、U-GAS、UHDE等主流煤气化技术中的关键设备。过滤器的工作温度在200-450℃之间,每小时可处理5-30万Nm³/h,过滤精度在0.1到1μm之间,排放粉尘含量小于10mg/m3

在石油化工行业中,催化裂化工艺中再生烟气中催化剂的回收、脱氢工艺中油气过滤器可以代替三旋。目前在异丁烷脱氢行业已得到广泛成功的应用。

此外,高温除尘陶瓷膜在煤干馏、有色金属冶炼、多晶硅、有机硅等领域均已得到广泛成功的应用。篇幅所限,本文不再展开表述,如需了解跟多请自行联系文章下方素材提供者“山东工陶院”。

二、脱硝除尘一体化陶瓷膜

1、工作原理

脱硝除尘一体化陶瓷膜是一种新型的同时具备高效除尘和脱硝功能的陶瓷膜材料。通过在高温陶瓷膜材料内部孔结构上敷载高效脱硝催化剂,在高温(200-420℃)状态下先将烟气中的粉尘进行高效去除,再利用陶瓷膜支撑体内部多维孔道中敷载的催化剂和加入的NH3将烟气中的NOX分解,同时解决高效除尘和脱硝,实现超低排放。

脱硝除尘一体化陶瓷膜-工作示意图

脱硝除尘一体化陶瓷膜-脱硝机理

2、应用领域

脱硝除尘一体化陶瓷膜目前已经在玻璃窑炉烟气、化工、冶炼烟气、电力、燃煤锅炉烟气、水泥窑炉尾气、钢铁、焦化烟气、垃圾焚烧尾气等领域成功应用,在提升了烟气的处理速率及处理品质同时,在大型工业的长期发展中还能起到降低生产成本的作用。如下便以玻璃行业的应用实例作为一个例子说明。

应用举例:脱硝除尘一体化陶瓷膜—玻璃行业

下表是以产能为600d/t的玻璃窑炉为例的投资及运行成本的比较。

从上表我们可以看出,脱硝除尘一体化陶瓷膜虽然一次性投资比较大,但是其运行维护运行成本却远远低于传统工艺。因此,采用脱硝除尘一体化陶瓷膜从长远上来考虑,对降低成本总是有利的。

三、水处理用平板陶瓷膜

1、工作原理

平板陶瓷膜是一种可浸入液体介质中,具有非对称孔结构,能够实现液固分离的板状陶瓷膜材料。具有机械强度高、化学稳定性好孔径分布窄,抗污染能力好,膜分离效率高、过滤精度高、运行能耗低、维护方便,预处理工艺少、占地面积少等特点。

平板陶瓷膜工作原理示意图

平板陶瓷膜组件

2、应用领域

目前水处理用平板陶瓷膜已经在如下领域:工业废水、印染废水、电镀废水、造纸废水、工业循环水、冷却水、洗涤废水、含油废水、焦化废水、油田回注水、研磨废水、制药废水、化工废水、城镇污水、饮用水、纯水等领域成功得到应用。

如下为水处理用平板陶瓷膜应用领域举例

某多晶硅研磨废水,采用平板陶瓷膜MBR系统实现废水达标排放。处理水量1000m3/d;膜类型:1046*250*6,100nm;膜使用量:平板膜4000片,面积2000平米;出水情况:CODCr≤60mg/L;悬浮物≤4mg/L;浊度≤1NTU;pH:6-9。

备注:MBR污水处理是现代污水处理的一种常用方式,其采用膜生物反应器(Membrane Bioreactor,简称MBR〕技术是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术。

本文素材提供:

山东工业陶瓷研究设计院有限公司(以下简称“山东工陶院”)。山东工陶院是唯一的国家级工业陶瓷科研院所。其历史可追溯至1950年成立的新中国第一个建材科研机构---华北窑业公司研究所,即后来逐渐形成的建筑材料科学研究院。

几十年来,山东工陶院形成了自己独具特色的高性能陶瓷透波材料、陶瓷防隔热材料、特种陶瓷纤维、特种功能涂层、先进陶瓷精密加工技术、高温陶瓷膜及装备、工业固废弃物综合利用等七大学科。在建材行业、国防军工配套特种陶瓷材料领域做出了重大贡献。

作者:粉体圈小白

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