HPMC (Hydroxypropyl Methyl Cellulose) er et vanlig organisk polymeradditiv som er mye brukt i fremstillingen av keramiske membraner. Keramiske membraner er mye brukt i væskefiltrering, separering og rensing på grunn av deres gode mekaniske styrke, korrosjonsbestandighet og høy temperaturbestandighet. Imidlertid er permeabiliteten til keramiske membraner en av nøkkelfaktorene som påvirker ytelsen deres. For å forbedre permeabiliteten til keramiske membraner har tilsetning av passende tilsetningsstoffer blitt et av de viktige virkemidlene.
1. Rollen til HPMC i fremstillingen av keramiske membraner
regulering av porestruktur
Under fremstillingen av keramiske membraner spiller HPMC en rolle i å regulere porestrukturen. Ved å tilsette HPMC til slurryen kan den effektivt kontrollere dannelsen av porer inne i den keramiske membranen. HPMC vil dekomponere under høytemperatursintring for å danne en mer jevn porestruktur, noe som er avgjørende for å forbedre permeabiliteten til keramiske membraner. Ensartetheten i porestørrelsesfordelingen og økningen i porøsitet gjør at membranen har høyere permeabilitet samtidig som styrken opprettholdes, og derved øker væskens permeasjonshastighet.
Reduser sintringstemperaturen
Sintringstemperaturen til den keramiske membranen påvirker direkte dens mikrostruktur. HPMC kan redusere sintringstemperaturen til keramiske membraner, slik at de kan danne en membranstruktur med utmerket permeabilitet ved lavere temperatur. Reduksjonen av sintringstemperaturen bidrar ikke bare til å spare energi, men bremser også den overdrevne veksten av korn, og opprettholder dermed stabiliteten og permeabiliteten til porestrukturen.
Forbedre flyten til slurryen
Som et tilsetningsstoff kan HPMC også forbedre fluiditeten til keramisk slurry og forbedre formingsytelsen til slurry under membranpreparering. Ved å forbedre slurryens reologiske egenskaper kan slurryen fordeles jevnere på overflaten av substratet for å danne en keramisk membran med jevn tykkelse og moderat tetthet. Denne gode formbarheten bidrar også til å forbedre permeabiliteten til den endelige membranen.
2. Mekanisme for HPMC for å forbedre permeabiliteten
Den molekylære strukturen til HPMC inneholder et stort antall hydroksyl- og metoksygrupper, noe som gjør at den har god vannløselighet og filmdannende egenskaper. Ved fremstilling av keramiske membraner spiller HPMC følgende roller:
Rolle som poredannende agent
HPMC gjennomgår termisk dekomponering under sintringsprosessen for å produsere gass. Disse gassene danner et stort antall fine porer inne i membranen, og fungerer som et poredannende middel. Genereringen av porer hjelper flyten til væske som passerer gjennom den keramiske membranen, og forbedrer derved permeabiliteten til membranen. I tillegg kan dekomponeringen av HPMC også unngå poreblokkering på membranoverflaten og holde porene uhindret.
Forbedre hydrofilisiteten til membranen
Hydroksylgruppene i HPMC danner hydrogenbindinger med vannmolekyler, noe som gjør den keramiske membranoverflaten mer hydrofil. Etter at hydrofilisiteten til membranoverflaten er forbedret, er væsken lettere å diffundere og penetrere på membranoverflaten, noe som betydelig forbedrer penetrasjonseffektiviteten ved vannbehandling og filtrering. I tillegg kan hydrofilisitet også effektivt redusere forurensningen og blokkeringen som dannes av væsken på membranoverflaten, og dermed forbedre permeabiliteten ytterligere.
Ensartethet og stabilitet av membranstruktur
Tilsetning av HPMC kan gjøre mikrostrukturen til den keramiske membranen mer jevn. Under sintringsprosessen kan tilstedeværelsen av HPMC effektivt hemme overdreven aggregering av keramiske pulvere, noe som gjør porestrukturen til membranen jevnt fordelt, og derved forbedre permeabiliteten til membranen. Samtidig kan HPMC stabilisere slurryen under membranfremstillingsprosessen, forhindre at slurryen utfelles og stratifiseres under støpeprosessen, og dermed sikre jevnheten til den keramiske membranen.
3. HPMC-applikasjonseksempler og effektanalyse
I noen praktiske anvendelser forbedrer tilsetningen av HPMC betydelig permeabiliteten til keramiske membraner. Ved å ta vannbehandling som et eksempel, ved å tilsette HPMC i fremstillingsprosessen av keramiske membraner, viser de forberedte membranmaterialene høy vannstrøm og utmerket anti-forurensningsytelse. I prosessen med kloakkbehandling er permeabiliteten til membranen en viktig faktor for å bestemme renseeffektiviteten. Den keramiske membranen med HPMC tilsatt kan oppnå en høy vannstrøm ved lavt trykk, noe som i stor grad forbedrer behandlingseffektiviteten og reduserer driftskostnadene.
HPMC er også mye brukt i keramisk membranseparasjonsteknologi innen mat, medisin osv. Det optimerer filtrerings- og separasjonseffektene til membranen ved å forbedre membranens permeabilitet. For eksempel, i melkefiltreringsprosessen, øker HPMC permeabiliteten til membranen, noe som gjør filtreringsprosessen mer effektiv og unngår tap av næringsstoffer.
Som et multifunksjonelt tilsetningsstoff spiller HPMC en betydelig rolle i fremstillingen av keramiske membraner. Det forbedrer effektivt permeabiliteten til keramiske membraner ved å regulere porestrukturen, redusere sintringstemperaturen og forbedre flyten til slurryen. Den poredannende agenteffekten til HPMC, forbedringen av hydrofilisiteten og forbedringen av jevnheten til membranstrukturen gjør at den keramiske membranen viser utmerket permeabilitet i forskjellige filtrerings- og separasjonsapplikasjoner. Med den kontinuerlige utviklingen av keramisk membranteknologi, vil HPMC bli brukt på flere felt som et tilsetningsstoff, noe som gir flere muligheter for å fremme membranteknologi.
Innleggstid: 30. september 2024