Punti chiave di processo e controllo della membrana microporosa a separazione di fase indotta termic

La separazione di fase indotta termicamente (TIPS) è un metodo ampiamente utilizzato per la produzione di membrane per microfiltrazione. Implica la formazione di una miscela omogenea di polimero e diluente (solitamente un composto a basso peso molecolare), seguita da un processo di raffreddamento controllato che provoca la separazione di fase del polimero e del diluente. La separazione di fase produce una struttura porosa che può essere ulteriormente solidificata mediante raffreddamento o estrazione con solvente per ottenere la membrana microporosa desiderata.

Le condizioni di processo dettagliate di TIPS includono i seguenti passaggi:

1. Selezione del polimero: selezionare il polimero appropriato con le proprietà desiderate come resistenza chimica, resistenza meccanica e prestazioni di filtrazione. I polimeri comuni utilizzati in TIPS includono polipropilene (PP), politetrafluoroetilene (PTFE), polietilene (PE) e fluoruro di polivinilidene (PVDF).

2. Selezione del diluente: quando si seleziona un diluente, è necessario considerare la compatibilità tra il polimero e il diluente. È possibile scegliere un diluente compatibile con il polimero selezionato e con punto di fusione o punto di ebollizione noto, in modo che possa formare un diluente uniforme quando riscaldato. I diluenti comuni includono paraffina, naftalene e dibutilftalato.

Preparazione della miscela: Preparare una miscela omogenea di polimero e diluente riscaldandoli insieme fino a completa dissoluzione, poiché una corretta miscelazione e riscaldamento sono fondamentali per ottenere una miscela omogenea ed evitare difetti nel film finale, in pratica Nella nostra attuale produzione, la miscela viene solitamente riscaldato a una temperatura superiore al punto di fusione del polimero e del diluente.

3. Processo di raffreddamento: la miscela viene raffreddata per indurre la separazione delle fasi, formando così una struttura porosa. La velocità di raffreddamento, la temperatura e la durata possono influenzare in modo significativo la dimensione dei pori, la morfologia e la struttura complessiva del film e il controllo della velocità di raffreddamento è fondamentale per ottenere la dimensione e la morfologia dei pori desiderate. Velocità di raffreddamento più lente generalmente si traducono in dimensioni dei pori maggiori, mentre velocità di raffreddamento più elevate si traducono in dimensioni dei pori più piccole.

4. Indurimento: una volta ottenuta la struttura porosa desiderata, la membrana viene indurita mediante ulteriore raffreddamento o estrazione con solvente per rimuovere il diluente. In alcuni casi, è possibile aggiungere solventi per facilitare il processo di estrazione e la scelta corretta del metodo di solidificazione (raffreddamento o estrazione con solvente) e delle condizioni può garantire la resistenza meccanica e le prestazioni di filtrazione della membrana.

5.Post-elaborazione: nel processo di applicazione effettivo, ogni cliente ha requisiti diversi per la membrana. Pertanto, la membrana deve essere post-trattata per ottenere l'effetto richiesto. Le misure adottate comprendono la ricottura o la modifica superficiale, ecc. Lavorazioni aggiuntive per migliorarne le caratteristiche o le prestazioni, per soddisfare gli standard richiesti dal cliente.

In sintesi, la separazione di fase indotta termicamente è una tecnica versatile per la produzione di membrane filtranti microporose. Le condizioni di processo dettagliate e il controllo dei punti critici svolgono un ruolo cruciale nel determinare le caratteristiche finali e le prestazioni della membrana.

Citazione

1.Khulbe, K. C.,Matsuura, T., & Lamarche, G. (Eds.). (2015). Thermally Induced PhaseSeparation in Polymer Membrane Science and Technology. Elsevier.

2.Xu, L., &Ding, J. (2016). Thermally induced phase separation (TIPS) method forfabrication of porous polymer membranes: state of the art and future prospects.Journal of Membrane Science, 514, 596-614.

3.Wang, Y., &Chung, T. S. (2019). Thermally induced phase separation (TIPS) membranes forwater treatment: a review. Journal of Membrane Science, 583, 278-301.

4.Huang, Y., Zheng,X., Chen, Y., & Wang, J. (2019). Recent advances in thermally induced phaseseparation membranes for water treatment. Journal of Materials Chemistry A,7(26), 15731-15749.

5.Shin, D. S., Kim,T. H., Choi, W. J., & Park, H. B. (2020). Recent advances inthermally-induced phase separation (TIPS) for the preparation ofhigh-performance membranes. Journal of Industrial and Engineering Chemistry,82, 166-179.