La separación de fases químicas es un método común para producir membranas, especialmente para aplicaciones de microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración. La técnica emplea capas controladas de soluciones de polímeros para crear estructuras porosas. Hay tres métodos principales de separación química de fases:
Separación de fases no inducida por disolventes (NIPS):
En este método, una solución de polímero se vierte sobre un soporte y se sumerge en un baño sin disolvente, generalmente agua. El baño sin disolvente precipita el polímero y forma una estructura porosa. El proceso NIPS se puede dividir en los siguientes pasos:
1. Preparación de la solución de colado: Disuelva el polímero apropiado en un solvente o mezcla de solventes para formar una solución homogénea.
2. Solución de moldeo: La solución de polímero se moldea sobre un soporte, generalmente una placa de vidrio o un respaldo no tejido, usando una cuchilla de moldeo para controlar el espesor de la película resultante.
3. Precipitación por inmersión: la solución de colado se sumerge inmediatamente en un baño sin disolvente, generalmente agua. El intercambio de disolvente y no disolvente conduce a la separación de fases y la precipitación del polímero.
4. Lavado y secado de membranas: después de la separación de fases, las membranas resultantes se lavan minuciosamente para eliminar los solventes y no solventes residuales, y luego se secan en condiciones controladas.
Adecuado para producir membranas con buena resistencia mecánica y una amplia gama de tamaños de poro, NIPS es un proceso relativamente simple y rentable. es un método probado en la producción de membranas de filtración y puede ampliarse fácilmente para la producción a gran escala.
Separación de fases inducida térmicamente (TIPS):
TIPS implica el uso de soluciones de polímeros con solventes sensibles a la temperatura. Al cambiar la temperatura, la solubilidad del polímero cambia, provocando la separación de fases y la formación de una estructura porosa. El proceso TIPS incluye los siguientes pasos:
1. Preparación de la solución de colado: disuelva el polímero apropiado en un solvente sensible a la temperatura o en una mezcla de solventes para formar una solución homogénea.
2. Solución de fundición: la solución de polímero se vierte sobre el soporte, al igual que el proceso NIPS.
3. Separación de fases inducida por la temperatura: la exposición de la solución de fundición a cambios de temperatura controlados (calentamiento o enfriamiento) hace que el polímero se precipite y forme una estructura porosa.
4. Lavado y secado de la membrana: La membrana resultante se lava para eliminar el solvente residual y luego se seca bajo condiciones controladas.
En comparación con NIPS, el proceso de producción de TIPS puede producir membranas con una distribución de tamaño de poro más uniforme, pero debido al proceso de calentamiento, TIPS puede requerir un mayor consumo de energía, lo que sin duda aumentará los costos de producción, por lo que TIPS no es tan común como NIPS, y ampliar el proceso puede requerir más energía. Mucha investigación y desarrollo.
Separación de fase de vapor (VIPS):
En el método VIPS, la separación de fases se induce al exponer una solución de polímero moldeado a una atmósfera de vapor sin solvente. Los pasos involucrados en el proceso VIPS son:
1. Preparación de la solución de colado: Disuelva el polímero apropiado en un solvente o mezcla de solventes para formar una solución homogénea.
2. Solución de fundición: la solución de polímero se vierte sobre el soporte, al igual que el proceso NIPS.
3. Separación de fases inducida por vapor: la solución de fundición se expone a una atmósfera de vapor sin solvente, lo que conduce a la evaporación y absorción de solventes, lo que da como resultado la separación de fases y la precipitación del polímero.
4. Lavado y secado de la membrana: La membrana resultante se lava para eliminar los solventes y no solventes residuales y luego se seca en condiciones controladas.
La separación de la fase gaseosa puede producir membranas con una estructura de poros y una distribución del tamaño muy uniformes, pero este método puede requerir equipos especializados y un entorno controlado, lo que también aumenta los costos de producción. La separación de fases gaseosas se usa con menos frecuencia que NIPS y requiere más investigación y desarrollo antes de que pueda producirse a gran escala.
Los tres procesos anteriores pueden optimizarse y personalizarse aún más para controlar la morfología y las propiedades de las membranas resultantes mediante el ajuste de variables como la concentración de polímero, la temperatura de la solución de fundición, el tipo de no solvente y las condiciones de procesamiento. La elección entre NIPS, TIPS y separación de fases gaseosas depende de las propiedades requeridas de la membrana, el costo de producción y la escalabilidad, realice un análisis exhaustivo de estos factores y consulte al equipo técnico para determinar el mejor método para su aplicación específica. Además, es imperativo mantenerse al tanto de las últimas investigaciones y tendencias de la industria para garantizar que se tomen las mejores decisiones para su producto.
Citación
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