ГПМЦ (гидроксипропилметилцеллюлоза) — это распространенная добавка к органическому полимеру, широко используемая при изготовлении керамических мембран. Керамические мембраны широко используются при фильтрации, сепарации и очистке жидкостей благодаря их хорошей механической прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к высоким температурам. Однако проницаемость керамических мембран является одним из ключевых факторов, влияющих на их производительность. Одним из важных способов улучшения проницаемости керамических мембран стало добавление соответствующих добавок.
1. Роль ГПМЦ в приготовлении керамических мембран.
Регулирование структуры пор
При изготовлении керамических мембран ГПМЦ играет роль в регулировании структуры пор. Добавляя ГПМЦ в суспензию, можно эффективно контролировать образование пор внутри керамической мембраны. ГПМЦ будет разлагаться во время высокотемпературного спекания с образованием более однородной пористой структуры, что имеет решающее значение для улучшения проницаемости керамических мембран. Равномерность распределения пор по размерам и увеличение пористости делают мембрану более высокой проницаемостью при сохранении прочности, тем самым увеличивая скорость проникновения жидкости.
Уменьшите температуру спекания
Температура спекания керамической мембраны напрямую влияет на ее микроструктуру. ГПМЦ может снизить температуру спекания керамических мембран, так что они могут образовывать мембранную структуру с превосходной проницаемостью при более низкой температуре. Снижение температуры спекания не только способствует экономии энергии, но и замедляет чрезмерный рост зерен, тем самым сохраняя стабильность и проницаемость пористой структуры.
Улучшить текучесть суспензии
В качестве добавки ГПМЦ также может улучшить текучесть керамической суспензии и улучшить ее формуемость во время приготовления мембраны. Улучшив реологические свойства суспензии, суспензию можно более равномерно распределить по поверхности подложки с образованием керамической мембраны одинаковой толщины и умеренной плотности. Эта хорошая формуемость также помогает улучшить проницаемость конечной мембраны.
2. Механизм HPMC для улучшения проницаемости.
Молекулярная структура ГПМЦ содержит большое количество гидроксильных и метоксигрупп, что обеспечивает хорошую растворимость в воде и пленкообразующие свойства. При изготовлении керамических мембран ГПМЦ играет следующие роли:
Роль порообразователя
ГПМЦ подвергается термическому разложению в процессе спекания с образованием газа. Эти газы образуют большое количество мелких пор внутри мембраны, действуя как порообразующий агент. Образование пор способствует текучести жидкости, проходящей через керамическую мембрану, тем самым улучшая проницаемость мембраны. Кроме того, разложение ГПМЦ позволяет избежать закупорки пор на поверхности мембраны и сохранить поры незасоренными.
Улучшить гидрофильность мембраны.
Гидроксильные группы в ГПМЦ образуют водородные связи с молекулами воды, делая поверхность керамической мембраны более гидрофильной. После повышения гидрофильности поверхности мембраны жидкость легче диффундирует и проникает на поверхность мембраны, что значительно повышает эффективность проникновения при очистке и фильтрации воды. Кроме того, гидрофильность также может эффективно уменьшить загрязнение и закупорку, образующуюся жидкостью на поверхности мембраны, тем самым дополнительно улучшая проницаемость.
Однородность и стабильность структуры мембраны
Добавление ГПМЦ может сделать микроструктуру керамической мембраны более однородной. В процессе спекания присутствие ГПМЦ может эффективно ингибировать чрезмерную агрегацию керамических порошков, делая пористую структуру мембраны равномерно распределенной, тем самым улучшая проницаемость мембраны. В то же время ГПМЦ может стабилизировать суспензию в процессе приготовления мембраны, предотвратить осаждение и расслоение суспензии в процессе формования и, таким образом, обеспечить однородность керамической мембраны.
3. Примеры применения HPMC и анализ эффекта
В некоторых практических применениях добавление ГПМЦ значительно улучшает проницаемость керамических мембран. Если взять в качестве примера очистку воды, то за счет добавления ГПМЦ в процесс изготовления керамических мембран полученные мембранные материалы демонстрируют высокую водопроницаемость и отличные характеристики защиты от загрязнения. В процессе очистки сточных вод проницаемость мембраны является важным фактором, определяющим эффективность очистки. Керамическая мембрана с добавлением HPMC позволяет добиться высокого потока воды при низком давлении, что значительно повышает эффективность очистки и снижает эксплуатационные расходы.
HPMC также широко используется в технологии разделения керамических мембран в пищевой промышленности, медицине и т. д. Он оптимизирует эффекты фильтрации и разделения мембраны за счет улучшения проницаемости мембраны. Например, в процессе фильтрации молока ГПМЦ повышает проницаемость мембраны, делая процесс фильтрации более эффективным и предотвращая потерю питательных веществ.
ГПМЦ как многофункциональная добавка играет важную роль при изготовлении керамических мембран. Он эффективно улучшает проницаемость керамических мембран за счет регулирования структуры пор, снижения температуры спекания и улучшения текучести суспензии. Эффект порообразователя ГПМЦ, повышение гидрофильности и улучшение однородности мембранной структуры делают керамическую мембрану превосходной проницаемостью в различных приложениях фильтрации и разделения. Благодаря постоянному развитию технологии керамических мембран HPMC будет использоваться во многих областях в качестве добавки, предоставляя больше возможностей для развития мембранных технологий.
Время публикации: 30 сентября 2024 г.