HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) is een veelgebruikt organisch polymeeradditief dat veel wordt gebruikt bij de vervaardiging van keramische membranen. Keramische membranen worden veel gebruikt bij vloeistoffiltratie, scheiding en zuivering vanwege hun goede mechanische sterkte, corrosieweerstand en hoge temperatuurbestendigheid. De permeabiliteit van keramische membranen is echter een van de belangrijkste factoren die hun prestaties beïnvloeden. Om de permeabiliteit van keramische membranen te verbeteren, is het toevoegen van geschikte additieven een van de belangrijke middelen geworden.
1. De rol van HPMC bij de bereiding van keramische membranen
Regulatie van de poriestructuur
Tijdens de bereiding van keramische membranen speelt HPMC een rol bij het reguleren van de poriënstructuur. Door HPMC aan de slurry toe te voegen, kan het de vorming van poriën in het keramische membraan effectief controleren. HPMC zal tijdens het sinteren bij hoge temperaturen ontleden en een meer uniforme poriestructuur vormen, wat cruciaal is voor het verbeteren van de permeabiliteit van keramische membranen. De uniformiteit van de poriegrootteverdeling en de toename in porositeit zorgen ervoor dat het membraan een hogere permeabiliteit heeft terwijl de sterkte behouden blijft, waardoor de permeatiesnelheid van de vloeistof toeneemt.
Verlaag de sintertemperatuur
De sintertemperatuur van het keramische membraan heeft rechtstreeks invloed op de microstructuur ervan. HPMC kan de sintertemperatuur van keramische membranen verlagen, zodat deze bij lagere temperatuur een membraanstructuur kunnen vormen met uitstekende permeabiliteit. De verlaging van de sintertemperatuur helpt niet alleen energie te besparen, maar vertraagt ook de overmatige groei van korrels, waardoor de stabiliteit en permeabiliteit van de poriënstructuur behouden blijft.
Verbeter de vloeibaarheid van drijfmest
Als additief kan HPMC ook de vloeibaarheid van keramische slurry verbeteren en de vormprestaties van slurry tijdens de membraanvoorbereiding verbeteren. Door de reologische eigenschappen van de slurry te verbeteren, kan de slurry gelijkmatiger over het oppervlak van het substraat worden verdeeld om een keramisch membraan te vormen met een uniforme dikte en een gematigde dichtheid. Deze goede vervormbaarheid helpt ook de permeabiliteit van het uiteindelijke membraan te verbeteren.
2. Mechanisme van HPMC om de permeabiliteit te verbeteren
De moleculaire structuur van HPMC bevat een groot aantal hydroxyl- en methoxygroepen, waardoor het goede wateroplosbaarheid en filmvormende eigenschappen heeft. Bij de bereiding van keramische membranen speelt HPMC de volgende rollen:
Rol van poriënvormend middel
HPMC ondergaat thermische ontleding tijdens het sinterproces om gas te produceren. Deze gassen vormen een groot aantal fijne poriën in het membraan en werken als poriënvormend middel. Het genereren van poriën bevordert de vloeibaarheid van de vloeistof die door het keramische membraan stroomt, waardoor de permeabiliteit van het membraan wordt verbeterd. Bovendien kan de afbraak van HPMC ook de verstopping van de poriën op het membraanoppervlak voorkomen en de poriën onbelemmerd houden.
Verbeter de hydrofiliciteit van het membraan
De hydroxylgroepen in HPMC vormen waterstofbruggen met watermoleculen, waardoor het keramische membraanoppervlak hydrofieler wordt. Nadat de hydrofiliciteit van het membraanoppervlak is verbeterd, kan de vloeistof gemakkelijker op het membraanoppervlak diffunderen en doordringen, wat de penetratie-efficiëntie bij waterbehandeling en filtratie aanzienlijk verbetert. Bovendien kan hydrofiliteit ook effectief de vervuiling en verstopping verminderen die door de vloeistof op het membraanoppervlak wordt gevormd, waardoor de permeabiliteit verder wordt verbeterd.
Uniformiteit en stabiliteit van membraanstructuur
De toevoeging van HPMC kan de microstructuur van het keramische membraan uniformer maken. Tijdens het sinterproces kan de aanwezigheid van HPMC de overmatige aggregatie van keramische poeders effectief remmen, waardoor de poriënstructuur van het membraan gelijkmatig verdeeld wordt, waardoor de permeabiliteit van het membraan wordt verbeterd. Tegelijkertijd kan HPMC de slurry stabiliseren tijdens het membraanvoorbereidingsproces, voorkomen dat de slurry neerslaat en stratificeert tijdens het vormproces, en zo de uniformiteit van het keramische membraan garanderen.
3. HPMC-toepassingsvoorbeelden en effectanalyse
In sommige praktische toepassingen verbetert de toevoeging van HPMC de permeabiliteit van keramische membranen aanzienlijk. Als we waterbehandeling als voorbeeld nemen, door HPMC toe te voegen aan het bereidingsproces van keramische membranen, vertonen de bereide membraanmaterialen een hoge waterflux en uitstekende anti-vervuilingsprestaties. Bij rioolwaterzuivering is de permeabiliteit van het membraan een belangrijke factor bij het bepalen van de zuiveringsefficiëntie. Het keramische membraan waaraan HPMC is toegevoegd, kan bij lage druk een hoge waterflux bereiken, wat de behandelingsefficiëntie aanzienlijk verbetert en de bedrijfskosten verlaagt.
HPMC wordt ook veel gebruikt in keramische membraanscheidingstechnologie op het gebied van voedsel, medicijnen, enz. Het optimaliseert de filtratie- en scheidingseffecten van het membraan door de permeabiliteit van het membraan te verbeteren. Bij het melkfiltratieproces verbetert HPMC bijvoorbeeld de doorlaatbaarheid van het membraan, waardoor het filtratieproces efficiënter wordt en het verlies van voedingsstoffen wordt vermeden.
Als multifunctioneel additief speelt HPMC een belangrijke rol bij de bereiding van keramische membranen. Het verbetert effectief de permeabiliteit van keramische membranen door de poriënstructuur te reguleren, de sintertemperatuur te verlagen en de vloeibaarheid van de slurry te verbeteren. Het porievormende effect van HPMC, de verbetering van de hydrofiliciteit en de verbetering van de uniformiteit van de membraanstructuur zorgen ervoor dat het keramische membraan een uitstekende permeabiliteit vertoont bij verschillende filtratie- en scheidingstoepassingen. Met de voortdurende ontwikkeling van keramische membraantechnologie zal HPMC op meer gebieden als additief worden gebruikt, wat meer mogelijkheden biedt voor de vooruitgang van membraantechnologie.
Posttijd: 30 september 2024