HPMC (хидроксипропил метил целулоза) е обичайна органична полимерна добавка, широко използвана при приготвянето на керамични мембрани. Керамичните мембрани се използват широко при филтриране, разделяне и пречистване на течности поради тяхната добра механична якост, устойчивост на корозия и устойчивост на висока температура. Въпреки това, пропускливостта на керамичните мембрани е един от ключовите фактори, влияещи върху тяхната работа. За да се подобри пропускливостта на керамичните мембрани, добавянето на подходящи добавки се превърна в едно от важните средства.
1. Ролята на HPMC при получаването на керамични мембрани
Регулиране на структурата на порите
По време на подготовката на керамични мембрани HPMC играе роля в регулирането на структурата на порите. Чрез добавяне на HPMC към суспензията, тя може ефективно да контролира образуването на пори вътре в керамичната мембрана. HPMC ще се разложи по време на синтероване при висока температура, за да образува по-равномерна структура на порите, което е от решаващо значение за подобряване на пропускливостта на керамичните мембрани. Еднаквостта на разпределението на размера на порите и увеличаването на порьозността правят мембраната по-висока пропускливост, като същевременно запазва здравината, като по този начин увеличава скоростта на проникване на течността.
Намалете температурата на синтероване
Температурата на синтероване на керамичната мембрана пряко влияе върху нейната микроструктура. HPMC може да намали температурата на синтероване на керамичните мембрани, така че те да могат да образуват мембранна структура с отлична пропускливост при по-ниска температура. Намаляването на температурата на синтероване не само помага за пестене на енергия, но също така забавя прекомерния растеж на зърната, като по този начин поддържа стабилността и пропускливостта на структурата на порите.
Подобрете течливостта на суспензията
Като добавка HPMC може също така да подобри течливостта на керамичната суспензия и да подобри формообразуването на суспензията по време на подготовката на мембраната. Чрез подобряване на реологичните свойства на суспензията, суспензията може да бъде по-равномерно разпределена върху повърхността на субстрата, за да образува керамична мембрана с еднаква дебелина и умерена плътност. Тази добра способност за формоване също помага за подобряване на пропускливостта на крайната мембрана.
2. Механизъм на HPMC за подобряване на пропускливостта
Молекулярната структура на HPMC съдържа голям брой хидроксилни и метокси групи, което го прави с добра разтворимост във вода и филмообразуващи свойства. При изготвянето на керамични мембрани HPMC играе следните роли:
Роля на порообразуващ агент
HPMC претърпява термично разлагане по време на процеса на синтероване, за да се получи газ. Тези газове образуват голям брой фини пори вътре в мембраната, действайки като порообразуващ агент. Генерирането на пори спомага за течливостта на течността, преминаваща през керамичната мембрана, като по този начин подобрява пропускливостта на мембраната. В допълнение, разграждането на HPMC може също така да избегне блокирането на порите на повърхността на мембраната и да запази порите свободни.
Подобрете хидрофилността на мембраната
Хидроксилните групи в HPMC образуват водородни връзки с водните молекули, което прави повърхността на керамичната мембрана по-хидрофилна. След като хидрофилността на повърхността на мембраната е подобрена, течността е по-лесна за дифундиране и проникване в повърхността на мембраната, което значително подобрява ефективността на проникване при пречистване и филтриране на водата. В допълнение, хидрофилността може също така ефективно да намали замърсяването и блокирането, образувано от течността върху повърхността на мембраната, като по този начин допълнително подобрява пропускливостта.
Еднородност и стабилност на структурата на мембраната
Добавянето на HPMC може да направи микроструктурата на керамичната мембрана по-равномерна. По време на процеса на синтероване, присъствието на HPMC може ефективно да инхибира прекомерното агрегиране на керамични прахове, което прави структурата на порите на мембраната равномерно разпределена, като по този начин подобрява пропускливостта на мембраната. В същото време HPMC може да стабилизира суспензията по време на процеса на приготвяне на мембраната, да предотврати утаяването и разслояването на суспензията по време на процеса на формоване и по този начин да осигури еднородността на керамичната мембрана.
3. Примери за приложение на HPMC и анализ на ефекта
В някои практически приложения добавянето на HPMC значително подобрява пропускливостта на керамичните мембрани. Вземайки обработката на водата като пример, чрез добавяне на HPMC в процеса на приготвяне на керамични мембрани, подготвените мембранни материали показват висок воден поток и отлични показатели срещу замърсяване. В процеса на пречистване на отпадъчни води, пропускливостта на мембраната е важен фактор за определяне на ефективността на пречистване. Керамичната мембрана с добавен HPMC може да постигне висок воден поток при ниско налягане, което значително подобрява ефективността на обработката и намалява оперативните разходи.
HPMC също се използва широко в технологията за разделяне на керамични мембрани в областта на храните, медицината и др. Той оптимизира ефектите на филтриране и разделяне на мембраната чрез подобряване на пропускливостта на мембраната. Например, в процеса на филтриране на мляко, HPMC подобрява пропускливостта на мембраната, което прави процеса на филтриране по-ефективен и избягва загубата на хранителни вещества.
Като многофункционална добавка, HPMC играе важна роля при изготвянето на керамични мембрани. Той ефективно подобрява пропускливостта на керамичните мембрани чрез регулиране на структурата на порите, намаляване на температурата на синтероване и подобряване на течливостта на суспензията. Ефектът на порообразуващия агент на HPMC, повишаването на хидрофилността и подобряването на еднородността на структурата на мембраната карат керамичната мембрана да показва отлична пропускливост при различни приложения за филтриране и разделяне. С непрекъснатото развитие на керамичната мембранна технология HPMC ще се използва в повече области като добавка, предоставяйки повече възможности за напредък на мембранната технология.
Време на публикуване: 30 септември 2024 г