L'HPMC (Hidroxipropil Metilcel·lulosa) és un additiu de polímer orgànic comú àmpliament utilitzat en la preparació de membranes ceràmiques. Les membranes ceràmiques s'utilitzen àmpliament en la filtració, separació i purificació de líquids a causa de la seva bona resistència mecànica, resistència a la corrosió i resistència a altes temperatures. No obstant això, la permeabilitat de les membranes ceràmiques és un dels factors clau que afecta el seu rendiment. Per millorar la permeabilitat de les membranes ceràmiques, afegir additius adequats s'ha convertit en un dels mitjans importants.
1. El paper de les HPMC en la preparació de membranes ceràmiques
Regulació de l'estructura de porus
Durant la preparació de membranes ceràmiques, HPMC juga un paper en la regulació de l'estructura dels porus. Afegint HPMC al purín, pot controlar eficaçment la formació de porus dins de la membrana ceràmica. L'HPMC es descompondrà durant la sinterització a alta temperatura per formar una estructura de porus més uniforme, que és crucial per millorar la permeabilitat de les membranes ceràmiques. La uniformitat de la distribució de la mida dels porus i l'augment de la porositat fan que la membrana tingui una major permeabilitat alhora que manté la resistència, augmentant així la taxa de permeació del fluid.
Reduir la temperatura de sinterització
La temperatura de sinterització de la membrana ceràmica afecta directament la seva microestructura. HPMC pot reduir la temperatura de sinterització de les membranes ceràmiques, de manera que poden formar una estructura de membrana amb una excel·lent permeabilitat a una temperatura més baixa. La reducció de la temperatura de sinterització no només ajuda a estalviar energia, sinó que també frena el creixement excessiu dels grans, mantenint així l'estabilitat i la permeabilitat de l'estructura dels porus.
Millorar la fluïdesa dels purins
Com a additiu, HPMC també pot millorar la fluïdesa del purí ceràmic i millorar el rendiment de formació del purí durant la preparació de la membrana. Mitjançant la millora de les propietats reològiques del purí, el purín es pot distribuir de manera més uniforme a la superfície del substrat per formar una membrana ceràmica amb un gruix uniforme i densitat moderada. Aquesta bona conformabilitat també ajuda a millorar la permeabilitat de la membrana final.
2. Mecanisme de HPMC per millorar la permeabilitat
L'estructura molecular de HPMC conté un gran nombre de grups hidroxil i metoxi, el que fa que tingui una bona solubilitat en aigua i propietats pel·lícules. En la preparació de membranes ceràmiques, HPMC té les funcions següents:
Paper de l'agent de formació de porus
HPMC experimenta una descomposició tèrmica durant el procés de sinterització per produir gas. Aquests gasos formen un gran nombre de porus fins a l'interior de la membrana, actuant com a agent de formació de porus. La generació de porus ajuda a la fluïdesa del líquid que passa per la membrana ceràmica, millorant així la permeabilitat de la membrana. A més, la descomposició de HPMC també pot evitar l'obstrucció dels porus a la superfície de la membrana i mantenir els porus sense obstruccions.
Millorar la hidrofilicitat de la membrana
Els grups hidroxil de les HPMC formen enllaços d'hidrogen amb les molècules d'aigua, fent que la superfície de la membrana ceràmica sigui més hidròfila. Després de millorar la hidrofilicitat de la superfície de la membrana, el líquid és més fàcil de difondre i penetrar a la superfície de la membrana, la qual cosa millora significativament l'eficiència de penetració en el tractament i filtració de l'aigua. A més, la hidrofilicitat també pot reduir eficaçment la contaminació i el bloqueig format pel líquid a la superfície de la membrana, millorant així encara més la permeabilitat.
Uniformitat i estabilitat de l'estructura de la membrana
L'addició de HPMC pot fer que la microestructura de la membrana ceràmica sigui més uniforme. Durant el procés de sinterització, la presència de HPMC pot inhibir eficaçment l'agregació excessiva de pols ceràmiques, fent que l'estructura de porus de la membrana es distribueixi uniformement, millorant així la permeabilitat de la membrana. Al mateix temps, HPMC pot estabilitzar el purí durant el procés de preparació de la membrana, evitar que el purín es precipiti i s'estratifiqui durant el procés d'emmotllament i així garantir la uniformitat de la membrana ceràmica.
3. Exemples d'aplicació HPMC i anàlisi d'efectes
En algunes aplicacions pràctiques, l'addició de HPMC millora significativament la permeabilitat de les membranes ceràmiques. Prenent com a exemple el tractament de l'aigua, afegint HPMC en el procés de preparació de membranes ceràmiques, els materials de membrana preparats mostren un alt flux d'aigua i un excel·lent rendiment anticontaminació. En el procés de tractament d'aigües residuals, la permeabilitat de la membrana és un factor important per determinar l'eficiència del tractament. La membrana ceràmica amb HPMC afegit pot aconseguir un alt flux d'aigua a baixa pressió, la qual cosa millora molt l'eficiència del tractament i redueix el cost operatiu.
HPMC també s'utilitza àmpliament en la tecnologia de separació de membranes ceràmiques en els camps de l'alimentació, la medicina, etc. Optimitza els efectes de filtració i separació de la membrana millorant la permeabilitat de la membrana. Per exemple, en el procés de filtració de la llet, HPMC millora la permeabilitat de la membrana, fent que el procés de filtració sigui més eficient i evitant la pèrdua de nutrients.
Com a additiu multifuncional, HPMC té un paper important en la preparació de membranes ceràmiques. Millora eficaçment la permeabilitat de les membranes ceràmiques regulant l'estructura dels porus, reduint la temperatura de sinterització i millorant la fluïdesa del purí. L'efecte de l'agent de formació de porus de HPMC, la millora de la hidrofilicitat i la millora de la uniformitat de l'estructura de la membrana fan que la membrana ceràmica mostri una excel·lent permeabilitat en diverses aplicacions de filtració i separació. Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de membranes ceràmiques, HPMC s'utilitzarà en més camps com a additiu, proporcionant més possibilitats per a l'avenç de la tecnologia de la membrana.
Hora de publicació: 30-set-2024