HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) er et almindeligt organisk polymeradditiv, der i vid udstrækning anvendes til fremstilling af keramiske membraner. Keramiske membraner er meget udbredt i væskefiltrering, separation og rensning på grund af deres gode mekaniske styrke, korrosionsbestandighed og høj temperaturbestandighed. Imidlertid er permeabiliteten af keramiske membraner en af de vigtigste faktorer, der påvirker deres ydeevne. For at forbedre permeabiliteten af keramiske membraner er tilsætning af passende tilsætningsstoffer blevet et af de vigtige midler.
1. HPMC's rolle i fremstillingen af keramiske membraner
regulering af porestruktur
Under fremstillingen af keramiske membraner spiller HPMC en rolle i reguleringen af porestrukturen. Ved at tilføje HPMC til gyllen kan den effektivt kontrollere dannelsen af porer inde i den keramiske membran. HPMC vil nedbrydes under højtemperatursintring for at danne en mere ensartet porestruktur, hvilket er afgørende for at forbedre permeabiliteten af keramiske membraner. Ensartetheden af porestørrelsesfordelingen og stigningen i porøsitet gør, at membranen har højere permeabilitet, samtidig med at styrken opretholdes, og derved øger væskens permeationshastighed.
Reducer sintringstemperaturen
Sintringstemperaturen af den keramiske membran påvirker direkte dens mikrostruktur. HPMC kan reducere sintringstemperaturen af keramiske membraner, så de kan danne en membranstruktur med fremragende permeabilitet ved en lavere temperatur. Reduktionen af sintringstemperaturen hjælper ikke kun med at spare energi, men bremser også den overdrevne vækst af korn og bibeholder derved stabiliteten og permeabiliteten af porestrukturen.
Forbedre flydende gylle
Som et tilsætningsstof kan HPMC også forbedre fluiditeten af keramisk opslæmning og forbedre formningsevnen af opslæmning under membranforberedelse. Ved at forbedre gyllens rheologiske egenskaber kan gyllen fordeles mere jævnt på overfladen af substratet for at danne en keramisk membran med ensartet tykkelse og moderat tæthed. Denne gode formbarhed er også med til at forbedre permeabiliteten af den endelige membran.
2. Mekanisme af HPMC til at forbedre permeabiliteten
Den molekylære struktur af HPMC indeholder et stort antal hydroxyl- og methoxygrupper, hvilket gør det har god vandopløselighed og filmdannende egenskaber. Ved fremstilling af keramiske membraner spiller HPMC følgende roller:
Rolle som poredannende agent
HPMC gennemgår termisk nedbrydning under sintringsprocessen for at producere gas. Disse gasser danner et stort antal fine porer inde i membranen, der fungerer som et poredannende middel. Genereringen af porer hjælper væskens flydende gennemstrømning gennem den keramiske membran og forbedrer derved membranens permeabilitet. Derudover kan nedbrydningen af HPMC også undgå poreblokering på membranoverfladen og holde porerne uhindret.
Forbedre hydrofilicitet af membranen
Hydroxylgrupperne i HPMC danner hydrogenbindinger med vandmolekyler, hvilket gør den keramiske membranoverflade mere hydrofil. Efter at hydrofiliciteten af membranoverfladen er forbedret, er væsken lettere at diffundere og trænge ind på membranoverfladen, hvilket væsentligt forbedrer indtrængningseffektiviteten i vandbehandling og filtrering. Derudover kan hydrofilicitet også effektivt reducere forureningen og blokeringen dannet af væsken på membranoverfladen og derved yderligere forbedre permeabiliteten.
Ensartethed og stabilitet af membranstruktur
Tilsætningen af HPMC kan gøre mikrostrukturen af den keramiske membran mere ensartet. Under sintringsprocessen kan tilstedeværelsen af HPMC effektivt inhibere den overdrevne aggregering af keramiske pulvere, hvilket gør membranens porestruktur ensartet fordelt og derved forbedre membranens permeabilitet. Samtidig kan HPMC stabilisere gyllen under membranfremstillingsprocessen, forhindre gyllen i at udfælde og stratificere under støbeprocessen og dermed sikre ensartetheden af den keramiske membran.
3. HPMC applikationseksempler og effektanalyse
I nogle praktiske anvendelser forbedrer tilsætningen af HPMC markant permeabiliteten af keramiske membraner. Ved at tage vandbehandling som et eksempel, ved at tilføje HPMC i fremstillingsprocessen af keramiske membraner, viser de forberedte membranmaterialer høj vandflux og fremragende anti-forureningsevne. I processen med spildevandsbehandling er membranens permeabilitet en vigtig faktor for at bestemme renseeffektiviteten. Den keramiske membran tilsat HPMC kan opnå en høj vandflux ved lavt tryk, hvilket i høj grad forbedrer behandlingseffektiviteten og reducerer driftsomkostningerne.
HPMC er også meget udbredt i keramisk membranseparationsteknologi inden for fødevarer, medicin osv. Det optimerer membranens filtrerings- og separationseffekt ved at forbedre membranens permeabilitet. For eksempel i mælkefiltreringsprocessen forbedrer HPMC membranens permeabilitet, hvilket gør filtreringsprocessen mere effektiv og undgår tab af næringsstoffer.
Som et multifunktionelt additiv spiller HPMC en væsentlig rolle i fremstillingen af keramiske membraner. Det forbedrer effektivt permeabiliteten af keramiske membraner ved at regulere porestrukturen, reducere sintringstemperaturen og forbedre opslæmningens fluiditet. Den poredannende virkning af HPMC, forbedringen af hydrofilicitet og forbedringen af ensartetheden af membranstrukturen gør, at den keramiske membran viser fremragende permeabilitet i forskellige filtrerings- og separationsapplikationer. Med den kontinuerlige udvikling af keramisk membranteknologi vil HPMC blive brugt på flere områder som et additiv, hvilket giver flere muligheder for at fremme membranteknologien.
Indlægstid: 30. september 2024