HPMC (Hidroxipropil Metil Celuloza) este un aditiv polimer organic comun utilizat pe scară largă în prepararea membranelor ceramice. Membranele ceramice sunt utilizate pe scară largă în filtrarea lichidelor, separarea și purificarea datorită rezistenței lor mecanice bune, rezistenței la coroziune și rezistenței la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, permeabilitatea membranelor ceramice este unul dintre factorii cheie care afectează performanța acestora. Pentru a îmbunătăți permeabilitatea membranelor ceramice, adăugarea de aditivi corespunzători a devenit unul dintre mijloacele importante.
1. Rolul HPMC în prepararea membranelor ceramice
Reglarea structurii porilor
În timpul preparării membranelor ceramice, HPMC joacă un rol în reglarea structurii porilor. Adăugând HPMC în suspensie, poate controla eficient formarea porilor în interiorul membranei ceramice. HPMC se va descompune în timpul sinterizării la temperatură ridicată pentru a forma o structură a porilor mai uniformă, ceea ce este crucial pentru îmbunătățirea permeabilității membranelor ceramice. Uniformitatea distribuției mărimii porilor și creșterea porozității fac ca membrana să aibă o permeabilitate mai mare, menținând în același timp rezistența, crescând astfel rata de penetrare a fluidului.
Reduceți temperatura de sinterizare
Temperatura de sinterizare a membranei ceramice afectează direct microstructura acesteia. HPMC poate reduce temperatura de sinterizare a membranelor ceramice, astfel încât acestea să poată forma o structură membranară cu permeabilitate excelentă la o temperatură mai scăzută. Reducerea temperaturii de sinterizare nu numai că ajută la economisirea energiei, dar și încetinește creșterea excesivă a boabelor, menținând astfel stabilitatea și permeabilitatea structurii porilor.
Îmbunătățiți fluiditatea șlamului
Ca aditiv, HPMC poate, de asemenea, să îmbunătățească fluiditatea nămolului ceramic și să îmbunătățească performanța de formare a nămolului în timpul preparării membranei. Prin îmbunătățirea proprietăților reologice ale nămolului, nămolul poate fi distribuit mai uniform pe suprafața substratului pentru a forma o membrană ceramică cu grosime uniformă și densitate moderată. Această formabilitate bună ajută, de asemenea, la îmbunătățirea permeabilității membranei finale.
2. Mecanismul HPMC pentru îmbunătățirea permeabilității
Structura moleculară a HPMC conține un număr mare de grupări hidroxil și metoxi, ceea ce îl face să aibă o bună solubilitate în apă și proprietăți de formare a peliculei. În prepararea membranelor ceramice, HPMC joacă următoarele roluri:
Rolul de agent de formare a porilor
HPMC suferă descompunere termică în timpul procesului de sinterizare pentru a produce gaz. Aceste gaze formează un număr mare de pori fini în interiorul membranei, acționând ca un agent de formare a porilor. Generarea porilor ajută la fluiditatea lichidului care trece prin membrana ceramică, îmbunătățind astfel permeabilitatea membranei. În plus, descompunerea HPMC poate evita, de asemenea, blocarea porilor de pe suprafața membranei și menține porii neobstrucționați.
Îmbunătățește hidrofilitatea membranei
Grupările hidroxil din HPMC formează legături de hidrogen cu moleculele de apă, făcând suprafața membranei ceramice mai hidrofilă. După ce hidrofilicitatea suprafeței membranei este îmbunătățită, lichidul este mai ușor de difuzat și de pătruns pe suprafața membranei, ceea ce îmbunătățește semnificativ eficiența de penetrare în tratarea și filtrarea apei. În plus, hidrofilitatea poate reduce eficient poluarea și blocarea formate de lichid pe suprafața membranei, îmbunătățind astfel și mai mult permeabilitatea.
Uniformitatea și stabilitatea structurii membranei
Adăugarea de HPMC poate uniformiza microstructura membranei ceramice. În timpul procesului de sinterizare, prezența HPMC poate inhiba eficient agregarea excesivă a pulberilor ceramice, făcând ca structura porilor membranei să fie distribuită uniform, îmbunătățind astfel permeabilitatea membranei. În același timp, HPMC poate stabiliza nămolul în timpul procesului de preparare a membranei, poate preveni precipitarea și stratificarea nămolului în timpul procesului de turnare și astfel să asigure uniformitatea membranei ceramice.
3. Exemple de aplicații HPMC și analiza efectului
În unele aplicații practice, adăugarea de HPMC îmbunătățește semnificativ permeabilitatea membranelor ceramice. Luând ca exemplu tratarea apei, prin adăugarea de HPMC în procesul de preparare a membranelor ceramice, materialele membranare preparate prezintă un flux mare de apă și o performanță excelentă anti-poluare. În procesul de tratare a apelor uzate, permeabilitatea membranei este un factor important în determinarea eficienței epurării. Membrana ceramică cu HPMC adăugat poate realiza un flux mare de apă la presiune scăzută, ceea ce îmbunătățește foarte mult eficiența tratamentului și reduce costul de operare.
HPMC este, de asemenea, utilizat pe scară largă în tehnologia de separare a membranei ceramice în domeniile alimentației, medicinei, etc. Optimizează efectele de filtrare și separare ale membranei prin îmbunătățirea permeabilității membranei. De exemplu, în procesul de filtrare a laptelui, HPMC sporește permeabilitatea membranei, făcând procesul de filtrare mai eficient și evitând pierderea de nutrienți.
Ca aditiv multifuncțional, HPMC joacă un rol semnificativ în prepararea membranelor ceramice. Îmbunătățește eficient permeabilitatea membranelor ceramice prin reglarea structurii porilor, reducerea temperaturii de sinterizare și îmbunătățirea fluidității suspensiei. Efectul agentului de formare a porilor HPMC, creșterea hidrofilității și îmbunătățirea uniformității structurii membranei fac ca membrana ceramică să prezinte o permeabilitate excelentă în diferite aplicații de filtrare și separare. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei membranelor ceramice, HPMC va fi utilizat în mai multe domenii ca aditiv, oferind mai multe posibilități de avansare a tehnologiei membranei.
Ora postării: 30-sept-2024