HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) ialah bahan tambahan polimer organik biasa yang digunakan secara meluas dalam penyediaan membran seramik. Membran seramik digunakan secara meluas dalam penapisan cecair, pemisahan dan penulenan kerana kekuatan mekanikal yang baik, rintangan kakisan dan rintangan suhu tinggi. Walau bagaimanapun, kebolehtelapan membran seramik adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi prestasinya. Untuk meningkatkan kebolehtelapan membran seramik, menambah bahan tambahan yang sesuai telah menjadi salah satu cara penting.
1. Peranan HPMC dalam penyediaan membran seramik
Peraturan struktur liang
Semasa penyediaan membran seramik, HPMC memainkan peranan dalam mengawal struktur liang. Dengan menambahkan HPMC ke dalam buburan, ia boleh mengawal pembentukan liang-liang di dalam membran seramik dengan berkesan. HPMC akan terurai semasa pensinteran suhu tinggi untuk membentuk struktur liang yang lebih seragam, yang penting untuk meningkatkan kebolehtelapan membran seramik. Keseragaman taburan saiz liang dan peningkatan keliangan menjadikan membran mempunyai kebolehtelapan yang lebih tinggi sambil mengekalkan kekuatan, dengan itu meningkatkan kadar resapan bendalir.
Kurangkan suhu pensinteran
Suhu pensinteran membran seramik secara langsung mempengaruhi struktur mikronya. HPMC boleh mengurangkan suhu pensinteran membran seramik, supaya ia boleh membentuk struktur membran dengan kebolehtelapan yang sangat baik pada suhu yang lebih rendah. Pengurangan suhu pensinteran bukan sahaja membantu menjimatkan tenaga, tetapi juga melambatkan pertumbuhan bijirin yang berlebihan, dengan itu mengekalkan kestabilan dan kebolehtelapan struktur liang.
Meningkatkan kecairan buburan
Sebagai bahan tambahan, HPMC juga boleh meningkatkan kecairan buburan seramik dan meningkatkan prestasi pembentukan buburan semasa penyediaan membran. Dengan meningkatkan sifat reologi buburan, buburan boleh diagihkan dengan lebih sekata pada permukaan substrat untuk membentuk membran seramik dengan ketebalan seragam dan ketumpatan sederhana. Kebolehbentukan yang baik ini juga membantu meningkatkan kebolehtelapan membran akhir.
2. Mekanisme HPMC untuk meningkatkan kebolehtelapan
Struktur molekul HPMC mengandungi sejumlah besar kumpulan hidroksil dan metoksi, yang menjadikannya mempunyai keterlarutan air yang baik dan sifat membentuk filem. Dalam penyediaan membran seramik, HPMC memainkan peranan berikut:
Peranan agen pembentuk liang
HPMC mengalami penguraian terma semasa proses pensinteran untuk menghasilkan gas. Gas-gas ini membentuk sejumlah besar liang halus di dalam membran, bertindak sebagai agen pembentuk liang. Penjanaan liang membantu kecairan cecair melalui membran seramik, dengan itu meningkatkan kebolehtelapan membran. Di samping itu, penguraian HPMC juga dapat mengelakkan penyumbatan liang pada permukaan membran dan memastikan pori-pori tidak terhalang.
Meningkatkan hidrofilik membran
Kumpulan hidroksil dalam HPMC membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, menjadikan permukaan membran seramik lebih hidrofilik. Selepas hidrofilik permukaan membran dipertingkatkan, cecair lebih mudah meresap dan menembusi permukaan membran, yang dengan ketara meningkatkan kecekapan penembusan dalam rawatan air dan penapisan. Di samping itu, hidrofilik juga boleh mengurangkan pencemaran dan penyumbatan yang terbentuk oleh cecair pada permukaan membran dengan berkesan, dengan itu meningkatkan lagi kebolehtelapan.
Keseragaman dan kestabilan struktur membran
Penambahan HPMC boleh menjadikan struktur mikro membran seramik lebih seragam. Semasa proses pensinteran, kehadiran HPMC secara berkesan boleh menghalang pengagregatan serbuk seramik yang berlebihan, menjadikan struktur liang membran diagihkan secara seragam, dengan itu meningkatkan kebolehtelapan membran. Pada masa yang sama, HPMC boleh menstabilkan buburan semasa proses penyediaan membran, menghalang buburan daripada memendakan dan berstrata semasa proses pengacuan, dan dengan itu memastikan keseragaman membran seramik.
3. Contoh aplikasi HPMC dan analisis kesan
Dalam beberapa aplikasi praktikal, penambahan HPMC dengan ketara meningkatkan kebolehtelapan membran seramik. Mengambil rawatan air sebagai contoh, dengan menambah HPMC dalam proses penyediaan membran seramik, bahan membran yang disediakan menunjukkan fluks air yang tinggi dan prestasi anti-pencemaran yang sangat baik. Dalam proses rawatan kumbahan, kebolehtelapan membran merupakan faktor penting dalam menentukan kecekapan rawatan. Membran seramik dengan tambahan HPMC boleh mencapai fluks air yang tinggi pada tekanan rendah, yang sangat meningkatkan kecekapan rawatan dan mengurangkan kos operasi.
HPMC juga digunakan secara meluas dalam teknologi pemisahan membran seramik dalam bidang makanan, perubatan, dll. Ia mengoptimumkan kesan penapisan dan pemisahan membran dengan meningkatkan kebolehtelapan membran. Sebagai contoh, dalam proses penapisan susu, HPMC meningkatkan kebolehtelapan membran, menjadikan proses penapisan lebih cekap dan mengelakkan kehilangan nutrien.
Sebagai bahan tambahan pelbagai fungsi, HPMC memainkan peranan penting dalam penyediaan membran seramik. Ia berkesan meningkatkan kebolehtelapan membran seramik dengan mengawal struktur liang, mengurangkan suhu pensinteran, dan meningkatkan kecairan buburan. Kesan agen pembentuk liang HPMC, peningkatan hidrofilik dan peningkatan keseragaman struktur membran menjadikan membran seramik menunjukkan kebolehtelapan yang sangat baik dalam pelbagai aplikasi penapisan dan pemisahan. Dengan pembangunan berterusan teknologi membran seramik, HPMC akan digunakan dalam lebih banyak bidang sebagai bahan tambahan, memberikan lebih banyak kemungkinan untuk kemajuan teknologi membran.
Masa siaran: Sep-30-2024