製品紹介
この製品は、無機膜と有機膜の応用シーンの境界を打ち破る革新的な製品です。セラミック膜製品の頑丈で耐久性のある利点と、有機膜製品の高い充填密度を兼ね備えています。使用方法は有機カラム膜と非常に似ており、限外濾過膜技術における入水品質に対する高い要件、高い逆洗水消費量、断線リスクを補います。限外濾過システムの水収量を向上させ、化学洗浄コストを削減できます。
セラミック膜モジュールは、複数のシリコンカーバイドセラミックフィルターカートリッジを接合して内蔵されており、独自の構造設計により、各管状膜の造水チャネルと逆洗チャネルの水力分布がより均一になり、逆洗回収効果が抜群です。
セラミック膜を選ぶ理由は何ですか?
セラミック膜とは何ですか？
セラミック膜は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどの粉末原料を焼結プロセスで製造した膜です。セラミック膜管壁は微細孔で密に覆われています。膜の両側の静圧差が濾過の駆動力として機能します。小さな分子（または液体）は膜を通過し、大きな分子（または固体粒子、液滴）は膜に保持され、供給液のさまざまな成分の分離、濃縮、精製の目的を達成します。
セラミック膜の濾過機構には、クロスフロー濾過とデッドエンド濾過があります。その中で、クロスフロー濾過は性能上の利点があります。ほとんどの企業の製品は主にクロスフロー濾過です。
クロスフローろ過: 原液流体は膜面を接線方向に高速で循環し、濾液（または透過液）は圧力下で膜面から濾過されます。原液の循環により、従来の末端濾過法における濾材の詰まりやすい問題を効果的に抑制し、分離プロセスの連続運転を確保し、分離効率と分離精度を向上させ、分離プロセスのエネルギー消費を効果的に削減します。
デッドエンドろ過: 高濃度の供給液を濾過する場合、供給液の大きな粒子が膜の表面に捕捉されやすく、膜汚染を形成し、分離効率が急速に低下します。固形分含有量が非常に低い液体の処理にのみ適しています。
セラミック膜に市場スペースがあるのはなぜですか?
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高性能膜材料は国家発展のための重要な戦略的新興産業であり、わが国の膜産業の総価値は2025年に5,000億人民元に達すると予測されています。
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セラミック膜は機械的性質、耐薬品性、ろ過精度に優れ、1940年代にマンハッタン計画でポール博士によって発明されました。70年以上の開発を経て、その応用分野は原子力、軍事、航空宇宙から半導体、新エネルギー、バイオメディカルなどの民生分野へと徐々に拡大し、2023年には世界市場規模は68.3億ドルに達すると予想されています。中東では水資源が不足しています。2023年に計画中または進行中の海水淡水化プロジェクトの総支出額は393億ドルに上ります。将来は長期的な急速な拡大期を迎えると予想されています。従来の熱淡水化は1立方メートルあたり約5kWhを消費しますが、膜淡水化はわずか2.5-3 kWhを消費します。「一帯一路」を背景に、膜淡水化は引き続き国内の分離膜輸出需要空間を開拓すると予想されます。
セラミック膜が中国の膜産業の重要な開発分野となる理由
膜材料は液体と気体の選択分離に広く使用されており、無機膜材料には性能上の利点があります。膜は選択分離機能を備えた材料です。膜の両側に圧力差、濃度差、電位差などの駆動力がある場合、原料成分が選択的に膜を通過し、異なる液体または気体成分の分離、分類、濃縮、精製を実現します。
材料面では、膜材料は有機膜と無機膜に分けられます。無機膜は、分離精度が高く、化学的安定性が良好で、耐酸性と耐アルカリ性、耐高温性、耐有機溶剤性、高い機械的強度などの優れた特性を備えています。無機膜は、高温や溶剤反応システムなどの過酷な環境下でのプロセス産業分離、および高腐食性、高温、高塩分、油性、高浮遊物質などの特殊な水処理分野に優れた適用性があり、大きな発展の見通しを持つ重要な膜材料となっています。応用先も、伝統的な水処理から半導体、食品、医薬品、新エネルギーなどの高付加価値の下流まで継続的に拡大しています。
セラミック膜の利点
従来のろ過・分離技術と比較すると、セラミック膜は性能が優れており、操作やメンテナンスも簡単です。
強力な機械的特性：無機セラミック膜は機械的強度が高く、3Mpa以上の圧力に耐えることができます。高圧条件下でも変形せず、高速洗浄や摩耗に耐性があり、反動や洗浄が容易で、長期運転後も水質が安定しています。
高い化学的安定性：セラミック膜は、酸、アルカリ、強力な酸化剤、高温、有機溶剤、洗浄に対して耐性があり、800 度以下の作業環境で安定して使用でき、高温、高粘度の流体に適しています。
長寿命: セラミック膜の総合的な投資コストはライフサイクル全体にわたって低く抑えられます。
高いろ過精度：セラミック膜はナノレベルのろ過を実現し、水中の粒子状物質、コロイド、微生物、微量有機物などの汚染物質を効果的に除去できます。
高い濾過効率：セラミック膜は大口径ハニカム一体型設計を採用しており、均一な水圧分布と高い動作効率を備えています。
高い親水性: 単一のセラミック膜コンポーネントで大量の水出力が得られるため、投資コストと運用コストを効果的に削減できます。
支持層の高い多孔性：高い濾過および逆洗流量、高い濾過および逆洗効率。
低い運用コスト: セラミック膜システムは前処理の必要性が低いため、システム全体の投資と運用コストが削減されます。
強力な防汚性能：無機セラミック膜は防汚性能が優れており、長期運転でも流量が安定し、洗浄頻度が低くなります。
簡単な設置: 標準のモジュール設計により、システム パイプラインの投資コストが削減されます。
食品グレードに使用可能：セラミック膜は強力な安全性能を備えており、飲料水安全製品の衛生ライセンスを取得しています。
有機膜との比較
有機膜と比較して、セラミック膜は中核的な競争上の優位性があり、今後も置き換えられていくと予想されます。
分離膜材料には主に有機膜と無機膜があり、その中でも有機膜でよく使われる材料にはポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどがあります。有機膜は開発と応用が早く、孔径が細かく、濾過精度が高く、コストが比較的低く、現在では透過性が無機セラミック膜よりもはるかに高くなっています。
しかし、今後の傾向としては、セラミック膜が従来の有機膜に取って代わっていくだろうと私たちは考えています。
ポリマー膜は腐食しやすいため、膜材料の交換コストが最大 61% を占めます。
過酷な環境では、高分子膜材料の表面は液体によって腐食や汚染を受けやすく、衝撃によって変形しやすいため、分離性能が低下し、頻繁に交換する必要があります。SPRINGER誌の2023年の調査によると、膜材料の交換コストは有機膜の運用コストの最大61％を占めています。
セラミック膜は、耐高温性、耐酸性・耐アルカリ性、耐有機溶剤性、機械的強度などの点で有機膜の欠点を克服しており、さまざまな過酷な環境や複雑な条件での膜分離用途に適しています。
セラミック膜は構造が優れており、運転中の洗浄が容易で、流量の減衰が遅い。
無機セラミック膜部品は、通常、複数または複数の単一チャネルまたはマルチチャネルの単一ピース膜で構成されています。有機ポリマー膜と比較して、膜の目詰まりが発生する可能性が低く、そのため、セラミック膜は、精製または濃縮中に高い濃縮率を達成できます。セラミック膜は、流量減衰が遅く、洗浄が簡単で、効率が高く、コストが低く、膜部品への蓄積が少なくなっています。
北部の低温環境に適しています
有機膜の透過率は低温で大幅に低下します。温度が1℃低下するごとに透過率は2/100減少します。セラミック膜は耐高温・耐低温性に優れており、北部地域での浸透見通しは良好です。
コスト削減と先端技術の研究開発
セラミック膜の核となる制約は解消され続けています。
コストとプロセスの障壁が、現在、セラミック膜の大規模導入を制限している主な要因です。
コスト面では、SPRINGERの調査によると、40 LHM/barの有機膜部品の価格は100米ドル/m2程度であるのに対し、40-120 LHM/barのセラミック膜部品の価格は200米ドル/m2を超えています。セラミック膜部品の価格は有機膜よりも高いものの、後続の操作プロセスにおける膜の洗浄と交換のコストは比較的低くなっています。同時に、国内の大手セラミック膜メーカーはコスト削減を推進し続けており、セラミック膜の総合的なコストパフォーマンスは引き続き向上すると予想されています。
技術面から見ると、セラミック自体は脆く、製造工程は高分子膜よりも難しい。同時に、その構造上の細孔サイズの制御も難しい。現在、中国は比較的成熟した設計と生産能力を達成しており、セラミック膜のプロセスと技術の障壁は引き続き弱まっている。
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