최근에는 하수처리의 신기술 중 하나로 막분리 기술이 널리 연구 및 적용되고 있다. 중력 분리, 응고, 유제 분해, 오일 흡수 및 스키밍, 생분해, 응집 흡착, 이온 교환 및 기타 기존 분리 공정과 같은 다른 기술과 비교할 때 이 기술은 많은 장점을 가지고 있습니다. 강력한 선택성, 낮은 에너지 소비, 넓은 적용 범위, 환경 친화적이고 간단한 장비, 쉬운 작동 등. 유수분리막은 재질에 따라 유기막과 무기막으로 구분됩니다. 유기막은 과학 연구 및 상업 분야에서 폭넓게 응용되고 있습니다. 유기막에 비해 무기 세라믹막은 화학적, 열적 안정성이 강하고 내오염성 및 내압성이 우수하며 세척이 용이하고 기계적 강도가 높으며 수명이 길기 때문에 수중유 에멀젼 분리에 세라믹막을 사용하는 것이 중요합니다. 경향. 소수성 개질은 세라믹 필름의 오일 습윤성을 향상시키고, 유중수 에멀젼의 분리 효율을 향상시키며, 세라믹 필름의 화학적 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있습니다.
유중수(W/O) 에멀젼 시스템의 형태는 물이 작은 물방울 형태로 오일에 분산되는 것입니다. 막분리 시 막오염은 사용시간의 연장에 따라 투과유속 및 유지율의 감소로 이어져 막의 수명을 단축시키고 막분리 기술의 적용을 제한한다. 세라믹 막 표면의 변형은 막의 특정 선택성과 분리 효과를 향상시키고 막 표면과 불필요한 공급 분자 간의 상호 작용을 줄이며 막 오염을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 따라서 유중수 에멀젼의 분리는 일반적으로 소수성 필름을 선택하여 막 표면의 소수성과 친유성 특성을 이용하여 기름 방울이 통과하고 물방울을 가두어 유수 효과를 얻을 수 있도록 합니다. 분리.
세라믹 막 표면의 소수성 개질
세라믹 필름 표면의 소수성 개질은 일반적으로 소수성 물질을 결합하거나 접착하고, 표면 화학적 특성을 제공하기 위해 실란이나 티올을 사용하는 것과 같이 더 낮은 표면 에너지, 적절한 거칠기 및 표면 구조를 선택하고, 세라믹 필름 표면에 마이크론 또는 나노 구조를 도입함으로써 달성됩니다. 더 나은 거칠기를 가진 표면을 얻고, 필름 표면의 소수성 효과를 향상시키며, 분리 성능을 향상시킵니다.
세라믹 막 표면의 소수성 개질에는 함침, 졸-겔, 화학 기상 증착의 세 가지 일반적인 방법이 있습니다.
01. 딥 방식
Impregnation method (Impregnation method) does not require special equipment, just the original ceramic film directly immersed in hydrophobic substance solution, the method is simple and direct, easy to operate, low cost. The hydrophobic modification of ceramic membrane surface is carried out by immersion method, which usually uses the functional group of hydrophobic substance to connect with the hydroxyl group on the ceramic membrane surface through condensation reaction.
Taking siloxane as a modifier for example, the operation steps of the impregnation method are as follows: dissolve the organosilane in water or ethanol and hydrolyze it to obtain a reactive silanol solution; When the pre-treated ceramic membrane is immersed in the solution, the reactive silane molecules can be adsorbed on the surface of the membrane, and the hydrophobic membrane can be obtained.
Hydrophobic effect is the result of the joint action of surface roughness and surface energy. In the study of hydrophobic modification of ceramic film, it is usually first to provide a certain rough micro-nano structure on the surface of ceramic film, and then modify it with low surface energy. In addition to the modification with silane coupling agent, mercaptan is also the preferred material to reduce the surface energy of the film.
In summary, the operation and steps of hydrophobic modification of the surface of ceramic film by impregnation method are relatively simple, and are greatly affected by the type of modifier, the concentration of modifier, the impregnation time, the number of impregnation times and the roughness of the surface of ceramic film. In addition, because the number of substances with low surface energy that react depends on its own concentration and the number of hydroxyl groups on the surface of ceramic film, Therefore, the method also has a great dependence on the reactive hydroxyl group on the surface of the ceramic membrane.
02. Sol-gel method
Sol-gel technique uses compounds containing highly chemically active components as precursors, and mixes these raw materials uniformly in the liquid phase. After chemical reactions such as hydrolysis and condensation, a stable transparent Sol system is formed in the solution. The sol is slowly polymerized among aged colloidal particles to form a gel with a three-dimensional network structure. The gel was dried and sintered to produce molecular and even nanostructured materials.
The hydrophobic modification of ceramic membrane by sol-gel method can form a large rough structure on the surface of the membrane, and can directly bind low surface energy chemicals. However, the early introduction of organosilane into the sol solution may lead to the formation of large volume polymers, resulting in poor modification effects.
Compared with other methods, sol-gel method can prepare a stable hydrophobic surface with good separation effect, but it takes a long time to prepare the sol solution, and macromolecular polymers may be formed in the process, which affects the modification effect. In general, secondary sintering is required after the completion of coating, and the process is more complicated. In addition, excessive temperature during secondary sintering will destroy the structure of the film, reduce the hydrophobicity and stability of the film, and the aperture of the modified film will decrease with the increase of the number and time of sol-gel coating. In addition, the sol has an important effect on the formation of colloid in the process of colloid preparation, and then affects the film forming quality. Coating time and times, ambient temperature and humidity, heating rate, calcination temperature and calcination time all have a great influence on the subsequent coating drying process. At present, the process can be simplified by reducing the sintering steps at high temperature, forming a rough structure on the surface of the film at one time and combining with low surface energy materials, so as to reduce the damage of the film structure at high temperature.
03 Chemical vapor deposition method
chemical vapor deposition (CVD) uses gas phase reactants deposited on the substrate surface to form a solid film with specific chemical properties. The method has the advantages of controllable film composition, good film repeatability, uniform film layer, wide application range, no restriction on the shape of the substrate and no damage to the substrate material, and is an effective method to change the surface properties and microstructure of the film. For hydrophobic modification of the ceramic film using this method, the ceramic film needs to be placed in a closed container and heated at the boiling point temperature of the organosilane for a long time. The organosilane vapor is passed through to react with the hydroxyl group on the surface of the ceramic film, and the reaction principle is the same as that of the impregnation method.
Under normal circumstances, in order to make the organosilane reagent can be fully utilized, it is necessary to select a closed container with a size similar to the ceramic membrane, so that the contact and reaction of organosilane vapor with the ceramic membrane can be maximized.
CVD(Chemical Vapor Deposition)는 필름 표면에 마이크로나노입자와 나노막대를 준비하고 규칙적인 미세구조를 형성하는 데 선호되는 방법이다. 화학기상증착법으로 개질된 소수성 세라믹 필름은 필름층이 균일하고 안정성이 좋으며 적용 범위가 넓다는 장점이 있으나, 동시에 소수성 필름의 두께가 얇아 기계적 물성이 부족하고 크랙, 균열 등의 결함이 발생하는 문제점이 있다. 외부 충격에 의해 기포가 발생하기 쉽습니다. 필름의 균열을 통해 물방울과 오염물질이 침투하여 내부 구조를 파괴하고, 필름의 소수성과 안정성을 저하시킵니다. 증착 반응에 관여하는 일부 유기실란은 독성이 있어 인체와 환경에 해를 끼칠 수 있습니다. 또한, 이 방법에 필요한 반응 온도가 높고 그에 따른 높은 에너지 소비와 높은 비용으로 인해 실제 산업 생산에 적용하는 데 제한이 있습니다.
