ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบฝังคืออะไร และเมมเบรนกรองรูพรุนชนิดใดที่เหมาะสม

วิธีการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบจุ่มเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเยื่อกรองไมโครฟิลเตรชัน วิธีการโดยทั่วไปใช้สารละลายโพลิเมอร์ หล่อลงบนวัสดุรองรับ แล้วจุ่มลงในอ่างที่ไม่ใช่ตัวทำละลายเพื่อทำให้เกิดการแยกเฟส ส่งผลให้โครงสร้างเมมเบรนมีรูพรุน กระบวนการนี้เหมาะสำหรับเยื่อกรองที่มีรูพรุนขนาดเล็กประเภทต่างๆ รวมถึงโพลีซัลโฟน (PS), โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE), โพลีอีเทอร์ซัลโฟน (PES), โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF), โพลีอะคริโลไนไตรล์ (PAN) ฯลฯ วัสดุโพลิเมอร์

ขั้นตอนการตกตะกอนแบบแช่ตัวผกผัน
1. การเตรียมสารละลายโพลิเมอร์ การละลายโพลิเมอร์ที่เหมาะสมในตัวทำละลายเพื่อผลิตสารละลายโพลิเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน การเลือกโพลิเมอร์และตัวทำละลายมีความสำคัญเนื่องจากมีผลต่อคุณสมบัติขั้นสุดท้ายของเมมเบรน รวมถึงขนาดรูพรุน ความพรุน ความแข็งแรงเชิงกล และความทนทานต่อสารเคมี
2. น้ำยาหล่อ ใช้มีดหล่อหรือมีดโกนเพื่อหล่อน้ำยาโพลิเมอร์ลงบนวัสดุรองรับ ซึ่งโดยปกติจะเป็นผ้าไม่ทอหรือแผ่นกระจก สามารถปรับความหนาของฟิล์มหล่อเพื่อควบคุมความหนาของฟิล์มขั้นสุดท้ายได้
3. วิธีการตกตะกอนแบบแช่ ฟิล์มหล่อจะถูกแช่ทันทีในอ่างจับตัวเป็นก้อนที่มีตัวทำละลายที่ไม่ใช่ มักจะเป็นน้ำหรือส่วนผสมของน้ำและตัวทำละลายอื่นๆ สารที่ไม่ใช่ตัวทำละลายจะทำให้เกิดการแยกเฟส ส่งผลให้เกิดรูพรุนใน 1 เมทริกซ์โพลิเมอร์ ตัวทำละลายและไม่ใช่ตัวทำละลาย การแลกเปลี่ยนตัวทำละลายทำให้โพลิเมอร์แข็งตัวและสร้างโครงสร้างเมมเบรนที่มีรูพรุน
4. ล้างและเช็ดให้แห้ง ล้างด้วยน้ำหรือตัวทำละลายอื่น ๆ หลังจากเกิดฟิล์มเพื่อขจัดตัวทำละลายที่ตกค้าง จากนั้นฟิล์มจะถูกทำให้แห้งที่อุณหภูมิแวดล้อมหรืออุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อขจัดตัวทำละลายที่ตกค้างและไม่ใช่ตัวทำละลาย

ข้อดีของกระบวนการผกผันเฟสการตกตะกอนใต้น้ำคืออะไร?
1. ความคล่องตัว วิธีการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบแช่ตัวสามารถผลิตเมมเบรนที่มีขนาดรูพรุนและความพรุนต่างๆ ได้ ขึ้นอยู่กับโพลิเมอร์เฉพาะ ตัวทำละลาย และระบบที่ไม่ใช่ตัวทำละลายที่ใช้
2. ความสามารถในการขยายขนาด กระบวนการสามารถปรับขยายได้ง่ายสำหรับการผลิตทางอุตสาหกรรม ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับผู้ผลิตเมมเบรน
3. ควบคุมคุณสมบัติของฟิล์ม โดยการปรับเงื่อนไขการหล่อ องค์ประกอบของสารละลายโพลิเมอร์ และองค์ประกอบของอ่างจับตัวเป็นก้อน คุณสมบัติของฟิล์มขั้นสุดท้ายสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามการใช้งานเฉพาะ

อะไรคือข้อเสียของกระบวนการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบจุ่ม
1. ปัญหาสิ่งแวดล้อม การใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในกระบวนการนี้จะทำให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ จำเป็นต้องมีการจัดการและกำจัดตัวทำละลายเหล่านี้อย่างเหมาะสมเพื่อลดความเสี่ยงเหล่านี้
2. การควบคุมโครงสร้างของรูพรุนอย่างจำกัด แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยให้สามารถควบคุมคุณสมบัติของเมมเบรนได้บางส่วน แต่อาจเป็นเรื่องยากที่จะได้ขนาดรูพรุนและการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ
3. ความเข้ากันได้ของโพลิเมอร์กับตัวทำละลาย การเลือกใช้โพลิเมอร์และตัวทำละลายจะจำกัดเฉพาะโพลิเมอร์และตัวทำละลายที่เข้ากันได้ โพลิเมอร์บางชนิดอาจละลายได้ในตัวทำละลายจำนวนจำกัดเท่านั้น ซึ่งจำกัดประเภทของเยื่อที่สามารถผลิตได้โดยใช้วิธีนี้

เมมเบรนชนิดใดที่เหมาะกับกระบวนการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบจุ่ม
วิธีการผกผันเฟสการทำให้มีขึ้นและการตกตะกอนเหมาะสำหรับการผลิตเยื่อกรองที่มีรูพรุนขนาดเล็กประเภทต่างๆ รวมถึง:
1. เมมเบรน Ultrafiltration (UF) เมมเบรนเหล่านี้มีขนาดรูพรุนตั้งแต่ 10 ถึง 100 นาโนเมตร และใช้เพื่อแยกโมเลกุลขนาดใหญ่ คอลลอยด์ และอนุภาคแขวนลอย
2. เยื่อไมโครฟิลเตรชัน (MF) เยื่อเหล่านี้มีขนาดรูพรุนตั้งแต่ 0.1 ถึง 10 µm และใช้ในการแยกแบคทีเรีย ไวรัส และสารแขวนลอยออกจากของเหลว
3. เยื่อแยกก๊าซ เยื่อเหล่านี้สามารถใช้ในงานแยกก๊าซ เช่น การแยกอากาศ และการทำให้ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์

วิธีการผกผันเฟสการตกตะกอนแบบจุ่มเป็นเทคนิคการผลิตเมมเบรนแบบไมโครฟิลเตรชันที่หลากหลายและใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมคุณสมบัติของเมมเบรนและความสามารถในการปรับขนาดได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีข้อเสียหลายประการ รวมถึงข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและข้อจำกัดด้านความเข้ากันได้ของพอลิเมอร์กับตัวทำละลาย

การอ้างอิง

1.Sun, Y., Wang, Q.,Liu, J., Liu, Y., Li, Z. (2013). Preparation of polystyrene/PMMA core-shellnanoparticles using the submerged precipitation phase inversion method. Journalof Polymer Research , 20(7), 1-8. doi: 10.1007/s10965-013-0171-1

2. Yang, Y., Zhang,Y., Chen, Y., Zhao, D., Li, J., Zhang, X. (2016). Preparation andcharacterization of poly(ε-caprolactone)-poly(ethylene glycol)-poly(ε-caprolactone) nanoparticles for drug delivery. Journal ofNanomaterials, 2016, 1-10. doi: 10.1155/2016/9564567

3.Wang, M., Li, Y.,Yang, Y., Li, J., Zhang, X. (2019). Preparation and characterization ofpoly(ε-caprolactone)-polyethylene glycol-poly(ε-caprolactone) nanoparticlesloaded with docetaxel. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 30(5),317-332. doi: 10.1080/09205063.2019.1582474