Дослідницька група Університету короля Фахда нафти та мінералів створила композитні мембрани для розділення олії та води, використовуючи пористу кераміку з оксиду алюмінію від Highborn, і опублікувала відповідні результати
Нещодавно рецензований журнал Membranes (2022, 12, 394, DOI: 10.3390/membranes12040394) опублікував наукову статтю під назвою «Простий підхід до створення композитних керамічних мембран, модифікованих функціоналізованим карбід-отриманим вуглецем для очищення стічних вод, що містять нафту», яку підготувала дослідницька група Міждисциплінарного дослідницького центру мембран та водної безпеки Університету короля Фахда нафти та мінералів, Саудівська Аравія. У розділі «Матеріали та методи» статті чітко зазначено, що всі пористі опори з оксиду алюмінію, використані в експериментальних дослідженнях, були закуплені у компанії Lianyungang Highborn Technologies Co., Ltd., Ляньюньган, Китай.
1. Основні специфікації субстрату, зафіксовані в оригінальному рукописі (витягнуто з розділу 2.1 «Матеріали»)
Усі зразки мембран, отримані в ході цього дослідження, однаково використовували пористі керамічні субстрати з оксиду алюмінію, поставлені компанією Highborn Technology, із фіксованими параметрами: відкрита пористість — 45 %, номінальний розмір пор — 0,5 мікрона. Субстрат з оксиду алюмінію виступав жорстким базовим каркасом для композитних мембран. На основі цієї керамічної опори наукова група виконала повний цикл модифікаційних процедур, включаючи нанесення карбід-отриманого вуглецю, функціоналізованого APTES (APTES@CDC), пропитку піперазином та міжфазну полімеризацію з терефталоїлхлоридом (TPC). Було створено три групи відмінних композитних керамічних мембран — M-50, M-100 та M-200 — для тестування їхньої ефективності у розділенні емульсій типу олія-у-воді (O/W), стабілізованих ПАР.
2. Повна експериментальна система, побудована на основі субстратів з оксиду алюмінію (усі дані наведено з оригінальних результатів випробувань)
Було проведено повний спектр матеріальних характеристик та довготривалих тестів стабільності фільтрації з використанням оксидно-алюмінієвих носіїв компанії Highborn, а всі експериментальні дані отримано саме на цьому вітчизняному керамічному субстраті:
Перевірка сумісності з процесами модифікації мембран
Кілька методів характеристики, зокрема скануюча електронна мікроскопія (SEM), енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія (EDX) із елементним картуванням, рентгенівська дифракція (XRD) та інфрачервона спектроскопія з атenuованою загальною рефлексією (ATR-FTIR), підтвердили, що субстрати з оксиду алюмінію від Highborn здатні надійно закріплювати частинки CDC рівномірно по всій поверхні. Функціональні групи, що містять вуглець (C), азот (N) та кремній (Si), розподілені гомогенно на поверхні субстрату. Характерна смуга поглинання зв’язку Al–O залишилася незмінною, що доводить, що керамічний субстрат витримує повну серію хімічних та термічних обробок, у тому числі диспергування в етанолі, модифікацію при постійній температурі 50 °C, затвердіння при 60 °C та промивання n-гексаном. Між субстратом з оксиду алюмінію та органічними модифікаторами, такими як APTES, піперазин і TPC, не відбувається жодних побічних реакцій, що усуває забруднення субстрату, яке могло б вплинути на точність експериментальних даних.
Структурна стійкість у умовах трансмембранного тиску
Клітинка для фільтрації в режимі «мертвої точки», використана у всіх випробуваннях фільтрації, працювала при максимальному трансмембранному тиску 1,5 бар. Упродовж усього процесу випробувань деформація чи тріщини на підкладках із оксиду алюмінію не спостерігалися, що свідчить про ідеальну сумісність із типовими лабораторними установками для фільтрації в режимі «мертвої точки». Під час тривалого неперервного випробування тривалістю 720 хв керамічна підкладка стабільно утримувала верхній активний шар із композиту поліаміду та CDC без вимивання чи відшарування функціональних матеріалів.
Опубліковані показники ефективності розділення оливи та води (офіційні дані з наукової статті)
Мембрана M-50, навантажена 50 мг APTES@CDC, забезпечила потік пермеату 76,05 LMH (л·м⁻²·год⁻¹) за концентрації оливи у живильному розчині 67,5 ppm та трансмембранному тиску 1 бар;
Мембрана M-200 забезпечила найвищу ефективність розділення оливи — понад 99,88 %;
Основний зразок M-100 зберігав стабільну ефективність розділення протягом 720 хвилин безперервної фільтрації, з незначним зниженням потоку пермеату, а коефіцієнт відторгнення олії залишався стабільним на рівні 99,8 %;
Вимірювання кута змочування підтвердили, що модифікована композитна мембрана проявляє супергідрофільність у повітрі та підводну суперолеофобність, а субстрат із оксиду алюмінію виступає стабільною опорною основою для регулювання поверхневої змочуваності.
Гарантія повторюваних паралельних експериментальних результатів
Тести зі змінним завантаженням CDC за градієнтом та тести зі змінною концентрацією вхідного розчину (емульсії олії у воді з концентраціями 67,5 ppm, 125 ppm та 250 ppm) проводилися на однакових субстратах із оксиду алюмінію Highborn. У паралельних зразках спостерігалися узгоджені закономірності в даних характеризації матеріалу та фільтраційної ефективності, що підтверджує однорідність пористості й поверхневої рівності серед партій кераміки Highborn із оксиду алюмінію — критичну передумову для повторюваних порівняльних досліджень у наукових лабораторіях.
3. Заява про наукову цінність дослідження
У цій статті розглядаються проблеми очищення видобуткової води під час розробки нафтових родовищ та емульгованої нафтопродуктової стічної води, стабілізованої поверхнево-активними речовинами. Порівняно з полімерними ультрафільтраційними мембранами та іншими керамічними мембранними системами, композитні мембрани на основі оксиду алюмінію мають комплексні переваги, зокрема виняткову термічну й хімічну інертність, низький тиск, необхідний для експлуатації, та високу ефективність відторгнення нафти. Пористі опори Highborn із оксиду алюмінію з пористістю 45 % та розміром пор 0,5 мкм забезпечують стандартизовані, структурно стабільні несучі субстрати для цієї нової керамічної мембрани, модифікованої CDC, виступаючи незамінним жорстким каркасом для всієї мембранної системи розділення нафти й води.
Цей офіційний рецензований науковий стаття, опублікована в авторитетному журналі MDPI Membranes, є офіційною науковою літературою, у якій прямо згадуються пористі керамічні матеріали на основі оксиду алюмінію, поставлені компанією Lianyungang Highborn Technology. У статті об’єктивно підтверджено структурну стабільність, узгодженість характеристик між партіями та сумісність повного циклу модифікації носіїв з оксиду алюмінію від Highborn у процесах академічного виготовлення мембран, тривалого фільтрування під тиском та багатоступеневої хімічної функціоналізації. У майбутньому Highborn Technology надалі постачатиме індивідуальні пористі керамічні субстрати на основі оксиду алюмінію з регульованим розміром пор (0,1–10 мкм) та відкритою пористістю (30 %–55 %), відповідно до спеціальних вимог лабораторних досліджень, забезпечуючи стандартизовані внутрішні рішення щодо субстратів для наукових проектів у галузі мембранної сепарації, що проводяться університетами та науково-дослідними інститутами по всьому світу.
Профіль компанії
Компанія Lianyungang Highborn Technology Co., Ltd. спеціалізується на дослідженнях і розробках та масовому виробництві передових пористих керамічних компонентів, зокрема пористої оксидної алюмінієвої кераміки, карбіду кремнію та цирконієвих субстратів. Надаються послуги індивідуального виготовлення з можливістю регулювання розміру пор (0,1–10 мкм) та відкритої пористості (30–55 %). Наша продукція широко застосовується в лабораторних та пілотних дослідженнях, зокрема для розділення олії та води, виготовлення субстратів для ультрафільтрації й нанофільтрації, носіїв каталізаторів та керамічних мембран для розділення газів. Наші керамічні субстрати експортуються до кількох країн і неодноразово використовувалися в офіційних наукових дослідженнях, опублікованих у міжнародних виданнях.
Примітка щодо відповідності
Усі описи характеристик субстрату, експериментальні параметри та дані про розділення, наведені в цій новині, повністю взяті з оригінальної наукової статті 2022 року, опублікованої в журналі Membranes. У тексті немає перебільшених тверджень щодо ефективності чи суб’єктивних надмірних оцінок; усі твердження можна перевірити й зіставити з оригінальним науковим текстом.
Інструкція щодо узгодженості ключових термінів із оригінального журналу
Усі професійні технічні терміни в цій новині строго відповідають формулюванням, використаним у статті «A Simple Approach to Fabricate Composite Ceramic Membranes Decorated with Functionalized Carbide-Derived Carbon for Oily Wastewater Treatment», зокрема:
карбід-отриманий вуглець (CDC), APTES, піперазин, терефталоїлхлорид (TPC), міжфазна полімеризація, фільтраційна комірка з закритим потоком, трансмембранний тиск, потік пермеату (LMH), емульсія олії у воді (O/W), емульсія, стабілізована поверхнево-активною речовиною, ефективність розділення, коефіцієнт відторгнення олії, тривала безперервна робота, скануюча електронна мікроскопія (SEM), елементне картування EDX, рентгенівська дифракція (XRD), ATR-FTIR, надгідрофільний, підводно-надолеофобний, відкрита пористість, номінальний розмір пор, видобута вода, полімерна ультрафільтраційна мембрана, термічна та хімічна інертність
EN
