HPMC (hidroksipropil metil celuloza) je običajen organski polimerni dodatek, ki se pogosto uporablja pri pripravi keramičnih membran. Keramične membrane se pogosto uporabljajo pri filtraciji, ločevanju in čiščenju tekočin zaradi svoje dobre mehanske trdnosti, odpornosti proti koroziji in odpornosti na visoke temperature. Vendar pa je prepustnost keramičnih membran eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na njihovo delovanje. Za izboljšanje prepustnosti keramičnih membran je dodajanje ustreznih aditivov postalo eno izmed pomembnih sredstev.
1. Vloga HPMC pri pripravi keramičnih membran
Regulacija strukture por
Med pripravo keramičnih membran HPMC igra vlogo pri uravnavanju strukture por. Z dodajanjem HPMC v brozgo lahko učinkovito nadzira nastajanje por znotraj keramične membrane. HPMC se bo med visokotemperaturnim sintranjem razgradil in oblikoval bolj enotno strukturo por, kar je ključnega pomena za izboljšanje prepustnosti keramičnih membran. Zaradi enakomerne porazdelitve velikosti por in povečanja poroznosti ima membrana večjo prepustnost, hkrati pa ohranja trdnost, s čimer se poveča stopnja prepustnosti tekočine.
Znižajte temperaturo sintranja
Temperatura sintranja keramične membrane neposredno vpliva na njeno mikrostrukturo. HPMC lahko zniža temperaturo sintranja keramičnih membran, tako da lahko tvorijo membransko strukturo z odlično prepustnostjo pri nižji temperaturi. Znižanje temperature sintranja ne pripomore le k varčevanju z energijo, ampak tudi upočasnjuje prekomerno rast zrn in s tem ohranja stabilnost in prepustnost strukture por.
Izboljšajte tekočnost gnojevke
Kot dodatek lahko HPMC tudi izboljša fluidnost keramične brozge in poveča zmogljivost oblikovanja brozge med pripravo membrane. Z izboljšanjem reoloških lastnosti gnojevke se lahko gnojevka bolj enakomerno porazdeli po površini substrata, da se tvori keramična membrana enakomerne debeline in zmerne gostote. Ta dobra sposobnost oblikovanja pomaga tudi izboljšati prepustnost končne membrane.
2. Mehanizem HPMC za izboljšanje prepustnosti
Molekularna struktura HPMC vsebuje veliko število hidroksilnih in metoksi skupin, zaradi česar ima dobro topnost v vodi in lastnosti tvorjenja filma. HPMC ima pri pripravi keramičnih membran naslednje vloge:
Vloga sredstva za tvorbo por
HPMC se med postopkom sintranja toplotno razgradi, da nastane plin. Ti plini tvorijo veliko število drobnih por znotraj membrane, ki delujejo kot sredstvo za tvorjenje por. Nastajanje por prispeva k pretočnosti tekočine, ki prehaja skozi keramično membrano, s čimer se izboljša prepustnost membrane. Poleg tega se lahko z razgradnjo HPMC izognete tudi blokadi por na površini membrane in ohranite pore neovirane.
Izboljšajte hidrofilnost membrane
Hidroksilne skupine v HPMC tvorijo vodikove vezi z molekulami vode, zaradi česar je površina keramične membrane bolj hidrofilna. Ko se poveča hidrofilnost površine membrane, tekočina lažje difundira in prodre na površino membrane, kar bistveno izboljša učinkovitost penetracije pri obdelavi in filtraciji vode. Poleg tega lahko hidrofilnost tudi učinkovito zmanjša onesnaženje in blokado, ki jo tvori tekočina na površini membrane, s čimer se dodatno izboljša prepustnost.
Enotnost in stabilnost strukture membrane
Dodatek HPMC lahko naredi mikrostrukturo keramične membrane bolj enotno. Med procesom sintranja lahko prisotnost HPMC učinkovito zavira prekomerno agregacijo keramičnih praškov, zaradi česar je struktura por membrane enakomerno porazdeljena, s čimer se izboljša prepustnost membrane. Hkrati lahko HPMC stabilizira goščo med postopkom priprave membrane, prepreči obarjanje in razslojevanje gošče med postopkom oblikovanja ter tako zagotovi enotnost keramične membrane.
3. Primeri uporabe HPMC in analiza učinkov
V nekaterih praktičnih aplikacijah dodatek HPMC bistveno izboljša prepustnost keramičnih membran. Če na primer vzamemo obdelavo vode z dodajanjem HPMC v postopku priprave keramičnih membran, pripravljeni membranski materiali kažejo visok pretok vode in odlično delovanje proti onesnaževanju. V procesu čiščenja odplak je prepustnost membrane pomemben dejavnik pri določanju učinkovitosti čiščenja. Keramična membrana z dodanim HPMC lahko doseže visok pretok vode pri nizkem tlaku, kar močno izboljša učinkovitost obdelave in zmanjša obratovalne stroške.
HPMC se pogosto uporablja tudi v tehnologiji ločevanja keramičnih membran na področju hrane, medicine itd. Optimizira učinke filtracije in ločevanja membrane z izboljšanjem prepustnosti membrane. Na primer, v procesu filtracije mleka HPMC poveča prepustnost membrane, zaradi česar je postopek filtracije učinkovitejši in prepreči izgubo hranil.
HPMC ima kot multifunkcionalni dodatek pomembno vlogo pri pripravi keramičnih membran. Učinkovito izboljša prepustnost keramičnih membran z uravnavanjem strukture por, znižanjem temperature sintranja in izboljšanjem fluidnosti gošče. Učinek sredstva HPMC, ki tvori pore, izboljšanje hidrofilnosti in izboljšanje enotnosti membranske strukture poskrbijo, da ima keramična membrana odlično prepustnost pri različnih aplikacijah filtracije in ločevanja. Z nenehnim razvojem tehnologije keramičnih membran se bo HPMC uporabljal na več področjih kot dodatek, kar bo zagotovilo več možnosti za napredek membranske tehnologije.
Čas objave: 30. september 2024