HPMC (hydroxypropylmethylcellulose) er et almindeligt organisk polymertilsætningsstof, der i vid udstrækning anvendes i fremstillingen af keramiske membraner. Keramiske membraner anvendes i vid udstrækning til væskefiltrering, separation og rensning på grund af deres gode mekaniske styrke, korrosionsbestandighed og høje temperaturbestandighed. Imidlertid er permeabiliteten af keramiske membraner en af de vigtigste faktorer, der påvirker deres ydeevne. For at forbedre permeabiliteten af keramiske membraner er tilsætning af passende tilsætningsstoffer blevet et af de vigtige midler.
1. HPMC's rolle i fremstillingen af keramiske membraner
Regulering af porestruktur
Under fremstillingen af keramiske membraner spiller HPMC en rolle i reguleringen af porestrukturen. Ved at tilsætte HPMC til opslæmningen kan det effektivt kontrollere dannelsen af porer inde i den keramiske membran. HPMC vil nedbrydes under højtemperatursintring og danne en mere ensartet porestruktur, hvilket er afgørende for at forbedre permeabiliteten af keramiske membraner. Ensartetheden af porestørrelsesfordelingen og den øgede porøsitet giver membranen en højere permeabilitet, samtidig med at den opretholder styrken, hvorved væskens permeationshastighed øges.
Reducer sintringstemperaturen
Sintringstemperaturen for den keramiske membran påvirker direkte dens mikrostruktur. HPMC kan reducere sintringstemperaturen for keramiske membraner, så de kan danne en membranstruktur med fremragende permeabilitet ved en lavere temperatur. Reduktionen af sintringstemperaturen hjælper ikke kun med at spare energi, men bremser også den overdrevne vækst af korn og opretholder derved stabiliteten og permeabiliteten af porestrukturen.
Forbedrer slammets flydeevne
Som et additiv kan HPMC også forbedre keramisk opslæmnings fluiditet og formningsevne under membranforberedelse. Ved at forbedre opslæmningens reologiske egenskaber kan opslæmningen fordeles mere jævnt på substratets overflade for at danne en keramisk membran med ensartet tykkelse og moderat densitet. Denne gode formbarhed hjælper også med at forbedre permeabiliteten af den endelige membran.
2. Mekanisme for HPMC til forbedring af permeabilitet
HPMC's molekylære struktur indeholder et stort antal hydroxyl- og methoxygrupper, hvilket gør den til en god vandopløselighed og filmdannende egenskaber. Ved fremstilling af keramiske membraner spiller HPMC følgende roller:
Rollen af det poredannende middel
HPMC undergår termisk nedbrydning under sintringsprocessen for at producere gas. Disse gasser danner et stort antal fine porer inde i membranen, der fungerer som et poredannende middel. Dannelsen af porer hjælper med at gøre væsken flydende, når den passerer gennem den keramiske membran, hvorved membranens permeabilitet forbedres. Derudover kan nedbrydningen af HPMC også undgå poreblokering på membranoverfladen og holde porerne uhindrede.
Forbedre membranens hydrofilicitet
Hydroxylgrupperne i HPMC danner hydrogenbindinger med vandmolekyler, hvilket gør den keramiske membranoverflade mere hydrofil. Når membranoverfladens hydrofilicitet er forbedret, er væsken lettere at diffundere og trænge ind på membranoverfladen, hvilket forbedrer penetrationseffektiviteten betydeligt i vandbehandling og filtrering. Derudover kan hydrofilicitet også effektivt reducere forurening og blokering dannet af væsken på membranoverfladen og derved yderligere forbedre permeabiliteten.
Ensartethed og stabilitet af membranstrukturen
Tilsætning af HPMC kan gøre mikrostrukturen i den keramiske membran mere ensartet. Under sintringsprocessen kan tilstedeværelsen af HPMC effektivt hæmme den overdrevne aggregering af keramiske pulvere, hvilket gør membranens porestruktur ensartet fordelt og derved forbedrer membranens permeabilitet. Samtidig kan HPMC stabilisere opslæmningen under membranforberedelsesprocessen, forhindre opslæmningen i at udfældes og lagdeles under støbeprocessen og dermed sikre den keramiske membrans ensartethed.
3. Eksempler på HPMC-applikationer og effektanalyse
I nogle praktiske anvendelser forbedrer tilsætning af HPMC permeabiliteten af keramiske membraner betydeligt. Hvis vi tager vandbehandling som et eksempel, viser tilsætning af HPMC i fremstillingsprocessen af keramiske membraner, at de fremstillede membranmaterialer udviser høj vandgennemstrømning og fremragende forureningsbekæmpende ydeevne. I spildevandsbehandlingsprocessen er membranens permeabilitet en vigtig faktor for at bestemme behandlingseffektiviteten. Den keramiske membran med tilsat HPMC kan opnå en høj vandgennemstrømning ved lavt tryk, hvilket forbedrer behandlingseffektiviteten betydeligt og reducerer driftsomkostningerne.
HPMC anvendes også i vid udstrækning i keramisk membranseparationsteknologi inden for fødevarer, medicin osv. Det optimerer membranens filtrerings- og separationseffekter ved at forbedre membranens permeabilitet. For eksempel forbedrer HPMC membranens permeabilitet i mælkefiltreringsprocessen, hvilket gør filtreringsprocessen mere effektiv og undgår tab af næringsstoffer.
Som et multifunktionelt additiv spiller HPMC en betydelig rolle i fremstillingen af keramiske membraner. Det forbedrer effektivt permeabiliteten af keramiske membraner ved at regulere porestrukturen, reducere sintringstemperaturen og forbedre opslæmningens fluiditet. HPMC's poredannende effekt, forbedringen af hydrofiliciteten og forbedringen af membranstrukturens ensartethed gør, at den keramiske membran udviser fremragende permeabilitet i forskellige filtrerings- og separationsapplikationer. Med den kontinuerlige udvikling af keramisk membranteknologi vil HPMC blive brugt i flere områder som additiv, hvilket giver flere muligheder for fremskridt inden for membranteknologi.
Opslagstidspunkt: 30. september 2024