HPMC (Idrossipropilmetilcellulosa) è un comune additivo polimerico organico ampiamente utilizzato nella preparazione di membrane ceramiche. Le membrane ceramiche sono ampiamente utilizzate nella filtrazione, separazione e purificazione dei liquidi grazie alla loro buona resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e resistenza alle alte temperature. Tuttavia, la permeabilità delle membrane ceramiche è uno dei fattori chiave che ne influenzano le prestazioni. Per migliorare la permeabilità delle membrane ceramiche, l'aggiunta di additivi appropriati è diventata uno dei mezzi più importanti.
1. Il ruolo delle HPMC nella preparazione delle membrane ceramiche
Regolazione della struttura dei pori
Durante la preparazione delle membrane ceramiche, l'HPMC svolge un ruolo nella regolazione della struttura dei pori. Aggiungendo HPMC all'impasto liquido, è possibile controllare efficacemente la formazione di pori all'interno della membrana ceramica. L'HPMC si decompone durante la sinterizzazione ad alta temperatura per formare una struttura dei pori più uniforme, fondamentale per migliorare la permeabilità delle membrane ceramiche. L'uniformità della distribuzione delle dimensioni dei pori e l'aumento della porosità fanno sì che la membrana abbia una permeabilità più elevata pur mantenendo la resistenza, aumentando così la velocità di permeazione del fluido.
Ridurre la temperatura di sinterizzazione
La temperatura di sinterizzazione della membrana ceramica influisce direttamente sulla sua microstruttura. HPMC può ridurre la temperatura di sinterizzazione delle membrane ceramiche, in modo che possano formare una struttura di membrana con eccellente permeabilità a una temperatura inferiore. La riduzione della temperatura di sinterizzazione non solo aiuta a risparmiare energia, ma rallenta anche la crescita eccessiva dei grani, mantenendo così la stabilità e la permeabilità della struttura dei pori.
Migliorare la fluidità dei liquami
Come additivo, HPMC può anche migliorare la fluidità dell'impasto ceramico e migliorare le prestazioni di formatura dell'impasto liquido durante la preparazione della membrana. Migliorando le proprietà reologiche dell'impasto liquido, l'impasto liquido può essere distribuito più uniformemente sulla superficie del substrato per formare una membrana ceramica con spessore uniforme e densità moderata. Questa buona formabilità aiuta anche a migliorare la permeabilità della membrana finale.
2. Meccanismo dell'HPMC per migliorare la permeabilità
La struttura molecolare dell'HPMC contiene un gran numero di gruppi idrossilici e metossi, che gli conferiscono una buona solubilità in acqua e proprietà filmogene. Nella preparazione delle membrane ceramiche, HPMC svolge i seguenti ruoli:
Ruolo dell'agente che forma i pori
L'HPMC subisce una decomposizione termica durante il processo di sinterizzazione per produrre gas. Questi gas formano un gran numero di pori fini all'interno della membrana, agendo come un agente che forma i pori. La generazione di pori favorisce la fluidità del liquido che passa attraverso la membrana ceramica, migliorando così la permeabilità della membrana. Inoltre, la decomposizione dell'HPMC può anche evitare il blocco dei pori sulla superficie della membrana e mantenere i pori liberi.
Migliorare l'idrofilicità della membrana
I gruppi ossidrile nell'HPMC formano legami idrogeno con le molecole d'acqua, rendendo la superficie della membrana ceramica più idrofila. Una volta migliorata l'idrofilicità della superficie della membrana, il liquido è più facile da diffondere e penetrare sulla superficie della membrana, il che migliora significativamente l'efficienza di penetrazione nel trattamento e nella filtrazione dell'acqua. Inoltre, l'idrofilicità può anche ridurre efficacemente l'inquinamento e l'ostruzione formata dal liquido sulla superficie della membrana, migliorando così ulteriormente la permeabilità.
Uniformità e stabilità della struttura della membrana
L'aggiunta di HPMC può rendere più uniforme la microstruttura della membrana ceramica. Durante il processo di sinterizzazione, la presenza di HPMC può inibire efficacemente l'eccessiva aggregazione delle polveri ceramiche, distribuendo uniformemente la struttura dei pori della membrana, migliorando così la permeabilità della membrana. Allo stesso tempo, HPMC può stabilizzare l'impasto liquido durante il processo di preparazione della membrana, impedire la precipitazione e la stratificazione dell'impasto liquido durante il processo di stampaggio e quindi garantire l'uniformità della membrana ceramica.
3. Esempi di applicazioni HPMC e analisi degli effetti
In alcune applicazioni pratiche, l'aggiunta di HPMC migliora significativamente la permeabilità delle membrane ceramiche. Prendendo come esempio il trattamento dell'acqua, aggiungendo HPMC nel processo di preparazione delle membrane ceramiche, i materiali delle membrane preparate mostrano un elevato flusso d'acqua ed eccellenti prestazioni antinquinamento. Nel processo di trattamento delle acque reflue, la permeabilità della membrana è un fattore importante nel determinare l'efficienza del trattamento. La membrana ceramica con aggiunta di HPMC può raggiungere un flusso d'acqua elevato a bassa pressione, il che migliora notevolmente l'efficienza del trattamento e riduce i costi operativi.
L'HPMC è anche ampiamente utilizzato nella tecnologia di separazione con membrana ceramica nei settori alimentare, medico, ecc. Ottimizza gli effetti di filtrazione e separazione della membrana migliorando la permeabilità della membrana. Ad esempio, nel processo di filtrazione del latte, l’HPMC migliora la permeabilità della membrana, rendendo il processo di filtrazione più efficiente ed evitando la perdita di nutrienti.
Come additivo multifunzionale, HPMC svolge un ruolo significativo nella preparazione delle membrane ceramiche. Migliora efficacemente la permeabilità delle membrane ceramiche regolando la struttura dei pori, riducendo la temperatura di sinterizzazione e migliorando la fluidità dell'impasto liquido. L'effetto dell'agente che forma pori dell'HPMC, il miglioramento dell'idrofilicità e il miglioramento dell'uniformità della struttura della membrana fanno sì che la membrana ceramica mostri un'eccellente permeabilità in varie applicazioni di filtrazione e separazione. Con il continuo sviluppo della tecnologia delle membrane ceramiche, HPMC sarà utilizzato in più campi come additivo, offrendo maggiori possibilità per il progresso della tecnologia delle membrane.
Orario di pubblicazione: 30 settembre 2024