Говоря о принципе водонепроницаемости и воздухопроницаемости микропористых мембран, мы можем проанализировать его с молекулярной точки зрения, рассматривая структуру материала мембраны и взаимодействие между молекулами на поверхности мембраны. В совокупности мы можем резюмировать это следующим образом. аспекты:
1. Структура мембранного материала:
1. Он имеет структуру полимерных цепей. Характеристики этих полимерных цепей играют важную роль в определении водонепроницаемости и воздухопроницаемости мембраны. Полимер состоит из повторяющихся звеньев с длинной цепью. Эти звенья составляют основную цепь. мембранный материал, образующий структуру со структурой взаимосвязанных пор, которые пропускают только газ или водяной пар, не допуская прохождения жидкой воды. Обычно используемые мембранные материалы, такие как политетрафторэтилен (ПТФЭ), полипропилен (ПП) или поливинилиден. фторид (ПВДФ) и др. . Эти полимеры состоят из длинных цепочек повторяющихся звеньев, которые составляют основу мембранного материала.
2. Структура пор мембраны. Микропористая структура мембраны состоит из взаимосвязанных пор. Эти поры позволяют проходить определенным молекулам, например газу или воде, и блокируют другие молекулы, например молекулы воды. Эти поры находятся внутри. Это играет жизненно важную роль в определении водонепроницаемости и воздухопроницаемости мембраны.
два. Принцип мембранной гидроизоляции:
1. Гидрофобность. Из приведенного выше структурного анализа видно, что водонепроницаемые свойства микропористых мембран в основном объясняются гидрофобностью полимерных цепей. Из-за неполярности полимерных цепей и их взаимодействия с молекулами воды они. отталкивают Молекулы воды, все из которых имеют множество микропор, проявляют гидрофобные свойства в мембранах фильтров.
2. Межмолекулярные силы, гидрофобное взаимодействие между полимерными цепями и молекулами воды слабее, чем сила сцепления между молекулами воды, поэтому молекулы воды имеют тенденцию образовывать водные шарики на гидрофобной поверхности, а не смачивать ее, что сводит к минимуму предотвращение проникновения воды для достижения водонепроницаемой функции. .
3. Принцип мембранной водопроницаемости:
1. Избирательная проницаемость. Хотя микропористые мембраны водонепроницаемы, их конструкция позволяет проходить определенным молекулам или газам, например, воздуху или водяному пару. Молекулы газа меньше размера пор мембраны, то есть они могут проходить. То же самое справедливо и для воды. Молекулы, размер которых превышает размер пор мембраны, удерживаются мембраной. Таким образом, этой избирательной проницаемости способствуют размер и структура пор в мембране.
2. Характеристики диффузии. Проникновение воды – это диффузия молекул водяного пара через поры мембраны. Движение водяного пара осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы диффундируют из областей с более высокой концентрацией (например, внутри мембраны). в области с более низкой концентрацией (например, внутри мембраны, снаружи мембраны).
Четыре. Взаимодействия молекул на мембранах:
1. Поверхностная энергия. Поверхностная энергия мембранного материала влияет на его взаимодействие с молекулами воды. Гидрофобные поверхности имеют более низкую поверхностную энергию и имеют тенденцию отталкивать воду, тогда как гидрофильные поверхности имеют более высокую поверхностную энергию и могут взаимодействовать с водой. микроскопическая разница между гидрофильными и гидрофобными.
2. Водородные связи. Гидрофобная поверхность мембраны разрушает водородные связи между молекулами воды, в результате чего на поверхности мембраны вместо сплошной пленки образуются капли воды. Это разрушение способствует водонепроницаемому эффекту.
В практическом применении мы можем разработать или настроить мембраны с водонепроницаемыми и влагопроницаемыми свойствами на основе молекулярного взаимодействия и структуры микропористых фильтрующих мембран в сочетании с несколькими аспектами структуры и принципов, представленными ранее, для достижения очистки воды. Конкретные применения в различных такие отрасли, как фильтрация воздуха и медицинское оборудование.
