Японская компания Sumitomo Chemical разработала новую технологию на основе оксида алюминия, позволяющую повысить проницаемость керамических мембран более чем в три раза

Репортаж от Wedoany，Компания Sumitomo Chemical разработала новую высокоэффективную технологию на основе оксида алюминия, направленную на значительное повышение проницаемости керамических разделительных мембран при сохранении их разделительных характеристик без снижения. Данная технология решает распространённую проблему мембранных применений, заключающуюся в сложности одновременного достижения высокой пропускной способности и эффективности разделения, и может открыть новые пути решения для очистки сточных вод и других требовательных сценариев применения.

По сообщению Sumitomo Chemical, новый разработанный оксид алюминия позволяет увеличить плотность «сквозных пор» в структуре мембраны, обеспечивая больше путей прохождения для жидкости. Керамические разделительные мембраны благодаря высокой механической прочности, химической стойкости и термостойкости широко используются в процессах с суспензиями, эмульсиями и другими средами, склонными к накоплению загрязнений в порах мембраны. Однако по мере усиления загрязнения проницаемость мембраны снижается, что приводит к уменьшению производительности и может увеличить потребность в очистке и нестабильность работы.

Исследователи провели сравнительные испытания внутренней трёхмерной структуры и фильтрационных характеристик многослойных трубчатых мембран из α-оксида алюминия с использованием суспензии дрожжей. Результаты показали, что, несмотря на практически одинаковый средний размер пор у обеих мембран, мембрана, изготовленная с применением нового оксида алюминия Sumitomo Chemical, обладает значительно более высокой плотностью сквозных пор. Более высокая плотность обеспечивает распределение пермеационного потока по большему числу путей течения, что соответственно снижает локальную нагрузку, уменьшает проникновение загрязняющих веществ в поры мембраны и снижает вероятность закупорки внутренних пор. В ходе испытаний стационарная проницаемость мембраны с высокой плотностью сквозных пор более чем в три раза превышала показатель сравниваемой мембраны при сохранении аналогичных разделительных характеристик.

Этот результат может оказать влияние на отрасли, где фильтрационные характеристики быстро ухудшаются из-за загрязнения мембран. Потенциальные области применения охватывают пищевую промышленность, биотехнологии, ферментацию, химическую промышленность и очистку сточных вод. Исследование также показало, что характер распределения потока через внутреннюю структуру мембраны может оказывать на фильтрационные характеристики влияние не меньшее, чем средний размер пор, а плотность сквозных пор и структура внутренних путей течения должны рассматриваться как важные параметры при проектировании мембран.

Для производителей мембран данная технология на основе оксида алюминия может быть использована для разработки дифференцированных керамических мембранных продуктов с улучшенными фильтрационными характеристиками и более высокой добавленной стоимостью; для производителей фильтрационных систем повышение проницаемости может привести к увеличению производительности, снижению частоты очистки и более стабильной работе. Sumitomo Chemical заявляет, что продолжит развитие технологий контроля структуры на основе оксида алюминия, усилит сотрудничество с производителями мембран и фильтрационных систем, а также расширит спектр материальных решений в таких областях, как пищевая промышленность, ферментация, биотехнологии, химическая промышленность и очистка сточных вод.

Результаты соответствующего исследования опубликованы в журнале Journal of Membrane Science Letters под названием «Роль плотности сквозных пор в регулировании фильтрационных характеристик и загрязнения α-оксида алюминия микрофильтрационных мембран» (Role of through-pore density in governing filtration performance and fouling of α-alumina microfiltration membranes). Авторами статьи являются Hana Hosokawa, Tooru Kitagawa, Shuji Nakatsuka, Setsuaki Murakami и Hideto Matsuyama.