HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) adalah aditif polimer organik umum yang banyak digunakan dalam pembuatan membran keramik. Membran keramik banyak digunakan dalam penyaringan, pemisahan dan pemurnian cairan karena kekuatan mekaniknya yang baik, ketahanan terhadap korosi dan ketahanan suhu tinggi. Namun, permeabilitas membran keramik merupakan salah satu faktor kunci yang mempengaruhi kinerjanya. Untuk meningkatkan permeabilitas membran keramik, penambahan bahan tambahan yang tepat telah menjadi salah satu cara yang penting.
1. Peran HPMC dalam pembuatan membran keramik
Pengaturan struktur pori
Selama pembuatan membran keramik, HPMC berperan dalam mengatur struktur pori. Dengan menambahkan HPMC ke dalam slurry, secara efektif dapat mengontrol pembentukan pori-pori di dalam membran keramik. HPMC akan terurai selama sintering suhu tinggi untuk membentuk struktur pori yang lebih seragam, yang penting untuk meningkatkan permeabilitas membran keramik. Keseragaman distribusi ukuran pori dan peningkatan porositas membuat membran memiliki permeabilitas yang lebih tinggi dengan tetap mempertahankan kekuatan, sehingga meningkatkan laju permeasi fluida.
Kurangi suhu sintering
Suhu sintering membran keramik secara langsung mempengaruhi struktur mikronya. HPMC dapat menurunkan suhu sintering membran keramik, sehingga dapat membentuk struktur membran dengan permeabilitas yang sangat baik pada suhu yang lebih rendah. Penurunan suhu sintering tidak hanya membantu menghemat energi, tetapi juga memperlambat pertumbuhan butiran yang berlebihan, sehingga menjaga stabilitas dan permeabilitas struktur pori.
Meningkatkan fluiditas bubur
Sebagai bahan tambahan, HPMC juga dapat meningkatkan fluiditas bubur keramik dan meningkatkan kinerja pembentukan bubur selama preparasi membran. Dengan meningkatkan sifat reologi slurry, slurry dapat terdistribusi lebih merata pada permukaan substrat sehingga membentuk membran keramik dengan ketebalan seragam dan kepadatan sedang. Sifat mampu bentuk yang baik ini juga membantu meningkatkan permeabilitas membran akhir.
2. Mekanisme HPMC untuk meningkatkan permeabilitas
Struktur molekul HPMC mengandung sejumlah besar gugus hidroksil dan metoksi, sehingga memiliki kelarutan dalam air dan sifat pembentuk film yang baik. Dalam pembuatan membran keramik, HPMC memainkan peran berikut:
Peran agen pembentuk pori
HPMC mengalami dekomposisi termal selama proses sintering untuk menghasilkan gas. Gas-gas ini membentuk sejumlah besar pori-pori halus di dalam membran, bertindak sebagai zat pembentuk pori. Pembentukan pori-pori membantu fluiditas cairan melewati membran keramik, sehingga meningkatkan permeabilitas membran. Selain itu, penguraian HPMC juga dapat menghindari penyumbatan pori-pori pada permukaan membran dan menjaga pori-pori tidak tersumbat.
Meningkatkan hidrofilisitas membran
Gugus hidroksil pada HPMC membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, menjadikan permukaan membran keramik lebih hidrofilik. Setelah hidrofilisitas permukaan membran ditingkatkan, cairan lebih mudah berdifusi dan menembus permukaan membran, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi penetrasi dalam pengolahan air dan filtrasi. Selain itu, hidrofilisitas juga dapat secara efektif mengurangi polusi dan penyumbatan yang disebabkan oleh cairan pada permukaan membran, sehingga semakin meningkatkan permeabilitas.
Keseragaman dan stabilitas struktur membran
Penambahan HPMC dapat membuat struktur mikro membran keramik menjadi lebih seragam. Selama proses sintering, keberadaan HPMC secara efektif dapat menghambat agregasi bubuk keramik yang berlebihan, membuat struktur pori membran terdistribusi secara merata, sehingga meningkatkan permeabilitas membran. Pada saat yang sama, HPMC dapat menstabilkan bubur selama proses persiapan membran, mencegah bubur mengendap dan membuat stratifikasi selama proses pencetakan, sehingga menjamin keseragaman membran keramik.
3. Contoh penerapan HPMC dan analisis efeknya
Dalam beberapa aplikasi praktis, penambahan HPMC secara signifikan meningkatkan permeabilitas membran keramik. Mengambil contoh pengolahan air, dengan menambahkan HPMC dalam proses preparasi membran keramik, bahan membran yang disiapkan menunjukkan fluks air yang tinggi dan kinerja anti polusi yang sangat baik. Dalam proses pengolahan limbah, permeabilitas membran merupakan faktor penting dalam menentukan efisiensi pengolahan. Membran keramik dengan tambahan HPMC dapat mencapai fluks air yang tinggi pada tekanan rendah, yang sangat meningkatkan efisiensi perawatan dan mengurangi biaya pengoperasian.
HPMC juga banyak digunakan dalam teknologi pemisahan membran keramik di bidang makanan, obat-obatan, dll. HPMC mengoptimalkan efek filtrasi dan pemisahan membran dengan meningkatkan permeabilitas membran. Misalnya, dalam proses penyaringan susu, HPMC meningkatkan permeabilitas membran, menjadikan proses penyaringan lebih efisien dan menghindari hilangnya nutrisi.
Sebagai aditif multifungsi, HPMC memainkan peran penting dalam pembuatan membran keramik. Ini secara efektif meningkatkan permeabilitas membran keramik dengan mengatur struktur pori, mengurangi suhu sintering, dan meningkatkan fluiditas bubur. Efek agen pembentuk pori HPMC, peningkatan hidrofilisitas dan peningkatan keseragaman struktur membran membuat membran keramik menunjukkan permeabilitas yang sangat baik dalam berbagai aplikasi filtrasi dan pemisahan. Dengan terus berkembangnya teknologi membran keramik, HPMC akan digunakan di lebih banyak bidang sebagai bahan tambahan, sehingga memberikan lebih banyak kemungkinan untuk kemajuan teknologi membran.
Waktu posting: 30 Sep-2024