ХПМЦ (хидроксипропил метил целулоза) је уобичајени органски полимерни адитив који се широко користи у припреми керамичких мембрана. Керамичке мембране се широко користе у филтрацији, одвајању и пречишћавању течности због своје добре механичке чврстоће, отпорности на корозију и отпорности на високе температуре. Међутим, пропустљивост керамичких мембрана један је од кључних фактора који утичу на њихове перформансе. Да би се побољшала пропустљивост керамичких мембрана, додавање одговарајућих адитива постало је једно од важних средстава.
1. Улога HPMC-а у припреми керамичких мембрана
Регулација структуре пора
Током припреме керамичких мембрана, HPMC игра улогу у регулисању структуре пора. Додавањем HPMC у суспензију, може се ефикасно контролисати формирање пора унутар керамичке мембране. HPMC ће се разградити током синтеровања на високој температури и формирати уједначенију структуру пора, што је кључно за побољшање пропустљивости керамичких мембрана. Уједначеност расподеле величине пора и повећање порозности чине мембрану већом пропустљивошћу уз одржавање чврстоће, чиме се повећава брзина пропустљивости течности.
Смањите температуру синтеровања
Температура синтеровања керамичке мембране директно утиче на њену микроструктуру. HPMC може смањити температуру синтеровања керамичких мембрана, тако да оне могу формирати мембранску структуру са одличном пропустљивошћу на нижој температури. Смањење температуре синтеровања не само да помаже у уштеди енергије, већ и успорава прекомерни раст зрна, чиме се одржава стабилност и пропустљивост структуре пора.
Побољшајте флуидност суспензије
Као адитив, HPMC такође може побољшати флуидност керамичке суспензије и побољшати перформансе обликовања суспензије током припреме мембране. Побољшањем реолошких својстава суспензије, суспензија се може равномерније распоредити по површини подлоге како би се формирала керамичка мембрана уједначене дебљине и умерене густине. Ова добра обликовност такође помаже у побољшању пропустљивости финалне мембране.
2. Механизам HPMC-а за побољшање пропустљивости
Молекуларна структура HPMC садржи велики број хидроксилних и метокси група, што му даје добру растворљивост у води и својства стварања филма. У припреми керамичких мембрана, HPMC игра следеће улоге:
Улога средства за формирање пора
ХПМЦ се подвргава термичком разлагању током процеса синтеровања да би се произвео гас. Ови гасови формирају велики број финих пора унутар мембране, делујући као средство за формирање пора. Стварање пора помаже флуидности течности која пролази кроз керамичку мембрану, чиме се побољшава пропустљивост мембране. Поред тога, разлагање ХПМЦ-а такође може спречити зачепљење пора на површини мембране и одржати поре неометаним.
Побољшајте хидрофилност мембране
Хидроксилне групе у HPMC формирају водоничне везе са молекулима воде, чинећи површину керамичке мембране хидрофилнијом. Након што се побољша хидрофилност површине мембране, течност лакше дифузује и продире на површину мембране, што значајно побољшава ефикасност продирања у третману и филтрацији воде. Поред тога, хидрофилност такође може ефикасно смањити загађење и блокаде које течност ствара на површини мембране, чиме се додатно побољшава пропустљивост.
Уједначеност и стабилност мембранске структуре
Додавање HPMC-а може учинити микроструктуру керамичке мембране уједначенијом. Током процеса синтеровања, присуство HPMC-а може ефикасно инхибирати прекомерну агрегацију керамичких прахова, чинећи структуру пора мембране равномерно распоређеном, чиме се побољшава пропустљивост мембране. Истовремено, HPMC може стабилизовати суспензију током процеса припреме мембране, спречити таложење и стратификацију суспензије током процеса обликовања и тиме осигурати уједначеност керамичке мембране.
3. Примери примене HPMC-а и анализа ефеката
У неким практичним применама, додавање HPMC значајно побољшава пропустљивост керамичких мембрана. Узимајући третман воде као пример, додавањем HPMC у процес припреме керамичких мембрана, припремљени мембрански материјали показују висок проток воде и одличне перформансе против загађења. У процесу третмана отпадних вода, пропустљивост мембране је важан фактор у одређивању ефикасности третмана. Керамичка мембрана са додатком HPMC може постићи висок проток воде при ниском притиску, што значајно побољшава ефикасност третмана и смањује трошкове рада.
ХПМЦ се такође широко користи у технологији сепарације керамичким мембранама у областима хране, медицине итд. Оптимизује ефекте филтрације и сепарације мембране побољшавајући њену пропустљивост. На пример, у процесу филтрације млека, ХПМЦ побољшава пропустљивост мембране, чинећи процес филтрације ефикаснијим и избегавајући губитак хранљивих материја.
Као мултифункционални адитив, HPMC игра значајну улогу у припреми керамичких мембрана. Он ефикасно побољшава пропустљивост керамичких мембрана регулисањем структуре пора, смањењем температуре синтеровања и побољшањем флуидности суспензије. Ефекат HPMC-а као средства за формирање пора, побољшање хидрофилности и побољшање уједначености структуре мембране чине да керамичка мембрана показује одличну пропустљивост у различитим применама филтрације и сепарације. Са континуираним развојем технологије керамичких мембрана, HPMC ће се користити у све више области као адитив, пружајући више могућности за напредак мембранске технологије.
Време објаве: 30. септембар 2024.