ประมวลผลและควบคุมจุดสำคัญของเยื่อพรุนขนาดเล็กที่แยกเฟสด้วยความร้อน

การแยกเฟสด้วยความร้อน (TIPS) เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเยื่อกรองไมโครฟิลเตรชัน โดยเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของโพลิเมอร์และสารเพิ่มปริมาณ (โดยปกติจะเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ) ตามด้วยกระบวนการทำความเย็นที่มีการควบคุมซึ่งทำให้โพลิเมอร์และสารเจือจางแยกออกจากกัน การแยกเฟสจะสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนซึ่งสามารถทำให้แข็งต่อไปได้โดยการทำความเย็นหรือการสกัดด้วยตัวทำละลายเพื่อให้ได้เยื่อที่มีรูพรุนขนาดเล็กที่ต้องการ

เงื่อนไขกระบวนการโดยละเอียดของ TIPS รวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การเลือกโพลิเมอร์: เลือกโพลิเมอร์ที่เหมาะสมกับคุณสมบัติที่ต้องการ เช่น ความทนทานต่อสารเคมี ความแข็งแรงเชิงกล และประสิทธิภาพการกรอง โพลิเมอร์ทั่วไปที่ใช้ใน TIPS ได้แก่ โพลิโพรพิลีน (PP), โพลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE), โพลิเอทิลีน (PE) และโพลิไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF)

2.การเลือกสารเจือจาง: เมื่อเลือกสารเจือจาง ต้องพิจารณาความเข้ากันได้ระหว่างโพลิเมอร์และสารเจือจาง คุณสามารถเลือกสารเจือจางที่เข้ากันได้กับพอลิเมอร์ที่เลือกและมีจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือดที่ทราบ เพื่อให้สามารถสร้างสารเจือจางที่สม่ำเสมอเมื่อได้รับความร้อน สารเจือจางทั่วไป ได้แก่ พาราฟิน แนพทาลีน และไดบิวทิลพทาเลต

การเตรียมส่วนผสม: เตรียมส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของโพลิเมอร์และสารเจือจางโดยการให้ความร้อนแก่ส่วนผสมเหล่านี้จนละลายหมด เนื่องจากการผสมและความร้อนที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในฟิล์มขั้นสุดท้าย ในทางปฏิบัติ ในการผลิตจริงของเรา ส่วนผสม มักจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโพลิเมอร์และสารเจือจาง

3.กระบวนการหล่อเย็น: ส่วนผสมถูกทำให้เย็นลงเพื่อทำให้เกิดการแยกเฟส ซึ่งจะทำให้เกิดโครงสร้างที่มีรูพรุน อัตราการเย็นตัว อุณหภูมิ และระยะเวลาสามารถส่งผลต่อขนาดรูพรุน สัณฐานวิทยา และโครงสร้างโดยรวมของฟิล์มได้อย่างมาก และการควบคุมอัตราการเย็นตัวก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้ได้ขนาดรูพรุนและสัณฐานวิทยาที่ต้องการ โดยทั่วไปอัตราการทำความเย็นที่ช้าลงจะส่งผลให้ขนาดรูพรุนใหญ่ขึ้น ในขณะที่อัตราการทำความเย็นที่เร็วขึ้นส่งผลให้ขนาดรูพรุนเล็กลง

4. การบ่ม: เมื่อได้โครงสร้างที่มีรูพรุนที่ต้องการแล้ว เมมเบรนจะถูกบ่มโดยการทำให้เย็นเพิ่มเติมหรือสกัดด้วยตัวทำละลายเพื่อขจัดสารเจือจาง ในบางกรณี สามารถเติมสารที่ไม่ใช่ตัวทำละลายเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการสกัด และการเลือกวิธีการทำให้แข็งตัวที่ถูกต้อง (การสกัดด้วยความเย็นหรือการสกัดด้วยตัวทำละลาย) และเงื่อนไขสามารถรับประกันความแข็งแรงเชิงกลและประสิทธิภาพการกรองของเมมเบรน

5.หลังการประมวลผล: ในขั้นตอนการใช้งานจริง ลูกค้าแต่ละรายมีความต้องการที่แตกต่างกันสำหรับเมมเบรน ดังนั้นเมมเบรนจำเป็นต้องได้รับการบำบัดภายหลังเพื่อให้ได้ผลตามที่ต้องการ มาตรการที่ใช้ ได้แก่ การหลอมหรือการปรับเปลี่ยนพื้นผิว ฯลฯ การประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงคุณลักษณะหรือประสิทธิภาพเพื่อให้ตรงตามมาตรฐานที่ลูกค้าต้องการ

โดยสรุป การแยกเฟสด้วยความร้อนเป็นเทคนิคที่หลากหลายสำหรับการผลิตเยื่อกรองที่มีรูพรุนขนาดเล็ก เงื่อนไขของกระบวนการโดยละเอียดและการควบคุมจุดวิกฤตมีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณลักษณะขั้นสุดท้ายและประสิทธิภาพการทำงานของเมมเบรน

การอ้างอิง

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.