Гідроксипропілметилцелюлоза (ГПМЦ) — це звичайна органічна полімерна добавка, яка широко використовується при виготовленні керамічних мембран. Керамічні мембрани широко використовуються у фільтрації, розділенні та очищенні рідин завдяки їх високій механічній міцності, стійкості до корозії та стійкості до високих температур. Однак проникність керамічних мембран є одним із ключових факторів, що впливають на їх ефективність. Одним із важливих засобів для покращення проникності керамічних мембран стало додавання відповідних добавок.
1. Роль ГПМЦ у виготовленні керамічних мембран
Регулювання структури пор
Під час підготовки керамічних мембран HPMC відіграє роль у регулюванні структури пор. Додаючи HPMC до суспензії, можна ефективно контролювати утворення пор всередині керамічної мембрани. HPMC розкладається під час високотемпературного спікання, утворюючи більш однорідну пористу структуру, що має вирішальне значення для покращення проникності керамічних мембран. Рівномірність розподілу пор за розміром і збільшення пористості роблять мембрану більш високою проникністю при збереженні міцності, тим самим збільшуючи швидкість проникнення рідини.
Знизити температуру спікання
Температура спікання керамічної мембрани безпосередньо впливає на її мікроструктуру. HPMC може знизити температуру спікання керамічних мембран, щоб вони могли утворювати мембранну структуру з чудовою проникністю за нижчої температури. Зниження температури спікання не тільки сприяє економії енергії, але й уповільнює надмірне зростання зерен, тим самим зберігаючи стабільність і проникність структури пор.
Поліпшення плинності суспензії
Як добавка HPMC також може покращити текучість керамічної суспензії та покращити продуктивність формування суспензії під час підготовки мембрани. Завдяки покращенню реологічних властивостей суспензії, суспензія може бути більш рівномірно розподілена на поверхні субстрату для утворення керамічної мембрани з рівномірною товщиною та помірною щільністю. Ця хороша здатність до формування також допомагає покращити проникність кінцевої мембрани.
2. Механізм HPMC для покращення проникності
Молекулярна структура HPMC містить велику кількість гідроксильних і метоксигруп, що робить його хорошою розчинністю у воді та плівкоутворюючими властивостями. При виготовленні керамічних мембран HPMC відіграє наступні ролі:
Роль пороутворювача
HPMC піддається термічному розкладанню під час процесу спікання з утворенням газу. Ці гази утворюють велику кількість дрібних пор всередині мембрани, діючи як пороутворюючий агент. Утворення пор сприяє плинності рідини, що проходить через керамічну мембрану, тим самим покращуючи проникність мембрани. Крім того, розкладання HPMC також може уникнути блокування пор на поверхні мембрани та зберегти пори безперешкодними.
Поліпшення гідрофільності мембрани
Гідроксильні групи в HPMC утворюють водневі зв’язки з молекулами води, роблячи поверхню керамічної мембрани більш гідрофільною. Після підвищення гідрофільності поверхні мембрани рідина легше дифундує та проникає на поверхню мембрани, що значно покращує ефективність проникнення при обробці води та фільтрації. Крім того, гідрофільність також може ефективно зменшити забруднення та блокування, утворені рідиною на поверхні мембрани, тим самим додатково покращуючи проникність.
Однорідність і стабільність структури мембрани
Додавання HPMC може зробити мікроструктуру керамічної мембрани більш однорідною. Під час процесу спікання присутність HPMC може ефективно перешкоджати надмірній агрегації керамічних порошків, роблячи структуру пор мембрани рівномірно розподіленою, тим самим покращуючи проникність мембрани. У той же час HPMC може стабілізувати суспензію під час процесу підготовки мембрани, запобігти осадженню та розшарування суспензії під час процесу формування, і таким чином забезпечити однорідність керамічної мембрани.
3. Приклади застосування HPMC та аналіз ефекту
У деяких практичних застосуваннях додавання HPMC значно покращує проникність керамічних мембран. Взявши, наприклад, обробку води, шляхом додавання ГПМЦ у процес підготовки керамічних мембран, підготовлені мембранні матеріали демонструють високий потік води та відмінні показники захисту від забруднення. У процесі очищення стічних вод проникність мембрани є важливим фактором, що визначає ефективність очищення. Керамічна мембрана з додаванням HPMC може досягти високого потоку води при низькому тиску, що значно покращує ефективність обробки та знижує експлуатаційні витрати.
HPMC також широко використовується в технології розділення керамічної мембрани в харчовій промисловості, медицині тощо. Він оптимізує ефекти фільтрації та розділення мембрани, покращуючи проникність мембрани. Наприклад, у процесі фільтрації молока HPMC підвищує проникність мембрани, роблячи процес фільтрації більш ефективним і запобігаючи втраті поживних речовин.
Як багатофункціональна добавка ГПМЦ відіграє значну роль у виготовленні керамічних мембран. Він ефективно покращує проникність керамічних мембран, регулюючи структуру пор, знижуючи температуру спікання та покращуючи текучість суспензії. Ефект пороутворюючого агента HPMC, підвищення гідрофільності та покращення однорідності структури мембрани роблять керамічну мембрану чудовою проникністю в різних застосуваннях фільтрації та розділення. З безперервним розвитком технології керамічної мембрани HPMC буде використовуватися в більшій кількості областей як добавка, надаючи більше можливостей для вдосконалення технології мембран.
Час публікації: 30 вересня 2024 р