¿Cómo da forma el proceso de inversión de fase a la estructura porosa del filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF?

En el proceso de preparación de Filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF , el proceso de inversión de fase es un eslabón clave para determinar su desempeño. Este proceso no sólo está relacionado con la formación de la microestructura de la membrana, sino que también tiene un profundo impacto en el rendimiento de la aplicación del filtro en diferentes campos. Desde el hilado para formar fibras huecas hasta la estructura porosa final, ¿cómo funciona el proceso de inversión de fases y cómo dar forma a una membrana filtrante que satisfaga necesidades específicas? ​
El núcleo del filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF radica en su estructura de membrana única, y el proceso de inversión de fase es la piedra angular de la construcción de esta estructura. Cuando finaliza el proceso de hilado y se forma inicialmente la fibra hueca, se sumerge en un baño de coagulación. En este momento, la diferencia de concentración y la diferencia de potencial químico se convierten en la fuerza impulsora de todo el proceso. El disolvente de la solución de hilatura comienza a intercambiarse con el no disolvente del baño de coagulación. En este proceso, el polímero se separa gradualmente de la solución y finalmente forma una estructura porosa. Este proceso aparentemente simple en realidad contiene cambios físicos y químicos complejos, y cada detalle afecta el rendimiento final de la membrana.
La composición del baño de coagulación juega un papel crucial en el proceso de inversión de fases. Diferentes disolventes del baño de coagulación cambiarán la velocidad y el mecanismo de separación de fases. La selección de un determinado disolvente del baño de coagulación puede hacer que el proceso de inversión de fases sea más rápido, el polímero precipita rápidamente y forma una estructura suelta con un tamaño de poro relativamente grande; mientras que otro disolvente puede hacer que el proceso de inversión de fases sea más lento y que el polímero tenga más tiempo para organizarse, formando así una membrana con un tamaño de poro uniforme y una estructura densa. Además, varios aditivos añadidos al baño de coagulación también afectarán la estructura de la membrana. Algunos aditivos pueden cambiar la tasa de intercambio entre el solvente y el no solvente, o afectar el modo de agregación de las moléculas de polímero, obteniendo así membranas con diferente porosidad y distribución de estructura de poros. Estas diferentes características estructurales hacen que el filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF sea adecuado para diferentes escenarios de filtración, desde eliminar impurezas de partículas grandes hasta interceptar pequeños microorganismos y moléculas orgánicas. ​
La temperatura del baño de coagulación también es un factor importante que afecta el proceso de inversión de fases. Una temperatura más baja del baño de coagulación ralentizará la tasa de intercambio entre el disolvente y el no disolvente, haciendo que el proceso de inversión de fases sea más fluido. En este caso, las moléculas de polímero tienen más tiempo para ordenarse, lo que ayuda a formar una estructura de poros uniforme. Las temperaturas más altas acelerarán el proceso de intercambio y la separación de fases se producirá rápidamente, lo que puede provocar estructuras de poros desiguales e incluso poros grandes e irregulares. Al controlar con precisión la temperatura del baño de coagulación, el personal de preparación puede ajustar la estructura de la membrana según las necesidades reales. Por ejemplo, en escenarios donde se requiere filtración de alta precisión, la temperatura del baño de coagulación se reduce para obtener una membrana con un tamaño de poro más pequeño y una distribución uniforme para garantizar una interceptación eficiente de partículas e impurezas diminutas; mientras que en aplicaciones que buscan un alto flujo de agua, la temperatura se aumenta adecuadamente para formar una estructura de membrana con un tamaño de poro mayor y una porosidad mayor. ​
El tiempo de coagulación también es un factor que no se puede ignorar. Si el tiempo de coagulación es demasiado corto, el intercambio de disolvente y no disolvente es insuficiente y la separación de fases del polímero es incompleta, la estructura de la membrana puede estar suelta, la resistencia es insuficiente y la porosidad es baja, lo que no puede cumplir con los requisitos de filtración reales. Con la extensión del tiempo de coagulación, el proceso de separación de fases es más completo, la estructura de la membrana se estabiliza gradualmente y la porosidad y el tamaño de los poros también cambiarán en consecuencia. Sin embargo, un tiempo de coagulación demasiado largo no es beneficioso, ya que puede cambiar el rendimiento de la membrana e incluso provocar algunos fenómenos indeseables, tales como contracción y deformación de la membrana. Por lo tanto, en la producción real, es necesario encontrar un punto de equilibrio adecuado del tiempo de solidificación para garantizar que la membrana tenga buena estructura y rendimiento. ​
La estructura porosa formada por el proceso de inversión de fases determina directamente el rendimiento de filtración del filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF. La distribución uniforme y razonable de la estructura de los poros puede garantizar que la membrana mantenga un alto flujo de agua al tiempo que intercepta contaminantes de manera eficiente. En el campo de la purificación del agua potable, esta estructura porosa controlada con precisión puede interceptar eficazmente bacterias, virus, coloides y sólidos suspendidos en el agua, al tiempo que permite que las moléculas de agua pasen sin problemas para garantizar la seguridad y pureza del agua potable. En el tratamiento de aguas residuales industriales, para diferentes tipos de contaminantes, la estructura de la membrana se ajusta mediante el proceso de inversión de fases, de modo que pueda interceptar iones de metales pesados, contaminantes orgánicos, etc. de manera específica, y lograr la purificación de aguas residuales y la recuperación de recursos. ​
No sólo eso, la estructura porosa formada por el proceso de inversión de fases también afecta el rendimiento anticontaminación de la membrana. Una estructura de poros razonable puede reducir la adsorción y deposición de contaminantes en la superficie y el interior de la membrana. Cuando los contaminantes entran en contacto con la superficie de la membrana, la estructura uniforme de los poros puede evitar la agregación local de contaminantes y reducir el riesgo de contaminación de la membrana. Incluso si hay una cierta acumulación de contaminantes en la superficie de la membrana durante el uso prolongado, métodos simples de limpieza física o química pueden restaurar fácilmente el flujo de la membrana, extender la vida útil de la membrana y reducir el costo de mantenimiento del filtro. ​
Desde la disposición molecular a nivel microscópico hasta el rendimiento de la filtración macroscópica, el proceso de inversión de fase juega un papel decisivo en la preparación de filtros de membrana UF de fibra hueca con gradiente de aleación PVDF. Mediante el control preciso de factores como la composición del baño de coagulación, la temperatura y el tiempo de coagulación, se preparan membranas con diferentes estructuras porosas para satisfacer las necesidades de filtración de diferentes campos y escenarios. En el futuro, con la mejora continua de los requisitos de la tecnología de filtración, el proceso de inversión de fase continuará desarrollándose y optimizándose, brindando un mejor rendimiento al filtro de membrana UF de fibra hueca gradiente de aleación PVDF y desempeñando un papel más importante para garantizar la seguridad de la calidad del agua y promover el desarrollo de diversas industrias.