HPMC (hydroxypropylmetylcelulóza) je bežná organická polymérna prísada široko používaná pri príprave keramických membrán. Keramické membrány sú široko používané pri filtrácii, separácii a čistení kvapalín vďaka ich dobrej mechanickej pevnosti, odolnosti voči korózii a vysokej teplote. Priepustnosť keramických membrán je však jedným z kľúčových faktorov ovplyvňujúcich ich výkon. Jedným z dôležitých prostriedkov na zlepšenie priepustnosti keramických membrán sa stalo pridávanie vhodných prísad.
1. Úloha HPMC pri príprave keramických membrán
Regulácia štruktúry pórov
Počas prípravy keramických membrán hrá HPMC úlohu pri regulácii štruktúry pórov. Pridaním HPMC do kaše môže účinne kontrolovať tvorbu pórov vo vnútri keramickej membrány. HPMC sa počas vysokoteplotného spekania rozloží a vytvorí rovnomernejšiu štruktúru pórov, čo je rozhodujúce pre zlepšenie priepustnosti keramických membrán. Rovnomernosť distribúcie veľkosti pórov a zvýšenie pórovitosti spôsobujú, že membrána má vyššiu priepustnosť pri zachovaní pevnosti, čím sa zvyšuje rýchlosť permeácie tekutiny.
Znížte teplotu spekania
Teplota spekania keramickej membrány priamo ovplyvňuje jej mikroštruktúru. HPMC môže znížiť teplotu spekania keramických membrán, takže môžu vytvárať membránovú štruktúru s vynikajúcou permeabilitou pri nižšej teplote. Zníženie teploty spekania prispieva nielen k úspore energie, ale aj k spomaleniu nadmerného rastu zŕn, čím sa zachováva stabilita a priepustnosť pórovej štruktúry.
Zlepšite tekutosť kaše
Ako aditívum môže HPMC tiež zlepšiť tekutosť keramickej suspenzie a zlepšiť tvarovací výkon suspenzie počas prípravy membrány. Zlepšením reologických vlastností suspenzie môže byť suspenzia rovnomernejšie rozložená na povrchu substrátu za vzniku keramickej membrány s rovnomernou hrúbkou a strednou hustotou. Táto dobrá tvarovateľnosť tiež pomáha zlepšiť priepustnosť finálnej membrány.
2. Mechanizmus HPMC na zlepšenie priepustnosti
Molekulová štruktúra HPMC obsahuje veľké množstvo hydroxylových a metoxyskupín, vďaka čomu má dobrú rozpustnosť vo vode a filmotvorné vlastnosti. Pri príprave keramických membrán hrá HPMC tieto úlohy:
Úloha činidla tvoriaceho póry
HPMC podlieha tepelnému rozkladu počas procesu spekania za vzniku plynu. Tieto plyny vytvárajú vo vnútri membrány veľké množstvo jemných pórov, ktoré pôsobia ako pórotvorné činidlo. Vytváranie pórov napomáha tekutosti kvapaliny prechádzajúcej cez keramickú membránu, čím zlepšuje priepustnosť membrány. Okrem toho, rozklad HPMC môže tiež zabrániť upchatiu pórov na povrchu membrány a udržať póry voľné.
Zlepšite hydrofilnosť membrány
Hydroxylové skupiny v HPMC tvoria vodíkové väzby s molekulami vody, vďaka čomu je povrch keramickej membrány hydrofilnejší. Po zvýšení hydrofilnosti povrchu membrány kvapalina ľahšie difunduje a preniká na povrch membrány, čo výrazne zlepšuje penetračnú účinnosť pri úprave a filtrácii vody. Okrem toho môže hydrofilnosť tiež účinne znižovať znečistenie a upchávanie tvorené kvapalinou na povrchu membrány, čím sa ďalej zlepšuje priepustnosť.
Rovnomernosť a stabilita membránovej štruktúry
Pridaním HPMC môže byť mikroštruktúra keramickej membrány jednotnejšia. Počas procesu spekania môže prítomnosť HPMC účinne inhibovať nadmernú agregáciu keramických práškov, čím sa štruktúra pórov membrány rovnomerne rozloží, čím sa zlepší priepustnosť membrány. HPMC môže zároveň stabilizovať kašu počas procesu prípravy membrány, zabrániť zrážaniu a stratifikácii kaše počas procesu formovania, a tak zabezpečiť rovnomernosť keramickej membrány.
3. Príklady použitia HPMC a analýza účinkov
V niektorých praktických aplikáciách pridanie HPMC výrazne zlepšuje priepustnosť keramických membrán. Ak vezmeme ako príklad úpravu vody, pridaním HPMC v procese prípravy keramických membrán, pripravené membránové materiály vykazujú vysoký tok vody a vynikajúcu účinnosť proti znečisteniu. V procese čistenia odpadových vôd je priepustnosť membrány dôležitým faktorom pri určovaní účinnosti čistenia. Keramická membrána s pridaným HPMC môže dosiahnuť vysoký tok vody pri nízkom tlaku, čo výrazne zlepšuje účinnosť spracovania a znižuje prevádzkové náklady.
HPMC sa tiež široko používa v technológii separácie keramickej membrány v oblasti potravín, medicíny atď. Optimalizuje filtračné a separačné účinky membrány zlepšením priepustnosti membrány. Napríklad v procese filtrácie mlieka HPMC zvyšuje priepustnosť membrány, čím je proces filtrácie efektívnejší a zabraňuje strate živín.
Ako multifunkčná prísada hrá HPMC významnú úlohu pri príprave keramických membrán. Účinne zlepšuje priepustnosť keramických membrán reguláciou štruktúry pórov, znížením teploty spekania a zlepšením tekutosti kalu. Pórotvorný účinok HPMC, zvýšenie hydrofilnosti a zlepšenie jednotnosti membránovej štruktúry spôsobujú, že keramická membrána vykazuje vynikajúcu priepustnosť pri rôznych filtračných a separačných aplikáciách. S neustálym vývojom technológie keramických membrán sa HPMC bude používať vo viacerých oblastiach ako aditívum, čo poskytne viac možností pre rozvoj membránovej technológie.
Čas odoslania: 30. septembra 2024