Процесс формования половолоконных ультрафильтрационных мембран является решающим этапом, определяющим их микроструктуру, эффективность разделения и эксплуатационную стабильность. Его суть заключается в преобразовании полимерных материалов в волокна с регулярной полой структурой и контролируемым размером пор. В настоящее время в промышленности используется метод фазовой инверсии в сочетании с технологией прецизионного прядения, что обеспечивает высокоэффективную-подготовку мембран за счет много-координации параметров.
Формование начинается с приготовления литьевого раствора, требующего тщательного выбора типов полимеров и систем растворителей для обеспечения однородности раствора и подходящего диапазона вязкости. Исходя из этого, экструзию осуществляют через двух-компонентную или много-канальную фильеру, одновременно формируя полую полость и внешний поток полимера, получая исходный прототип волокна. Во время этого процесса скорость экструзии, состав сердцевинной жидкости и температура должны быть строго согласованы, чтобы избежать неравномерной толщины стенок или разрушения полости, что напрямую влияет на механическую прочность волокна и распределение потока.
Последующий процесс фазовой инверсии является основой структурной доработки. После того, как волокна попадают в ванну с гелем, растворитель и не-растворитель в ванне подвергаются двунаправленной диффузии, инициируя разделение фаз полимера и постепенно образуя микропористую сетку. Температура, время гелеобразования и состав ванны определяют размер пор, пористость и связность, тем самым определяя точность удержания мембраны и характеристики проникновения. Медленное гелеобразование при низких-температурах способствует образованию пальцевидных-пористых структур, увеличивая текучесть; Быстрое гелеобразование при высоких-температурах легко образует губчатые-поры, повышая стабильность удерживания.
Для дальнейшего улучшения защиты от обрастания и долговечности мембраны после формования можно провести обработку модификации поверхности, такую как плазменное травление, УФ-прививку или гидрофильное покрытие, чтобы оптимизировать поверхностную энергию и угол контакта с водой, уменьшая вероятность прилипания загрязнений.
Инкапсуляция модуля также включена в систему формования. Большое количество отдельных волокон упаковано в устойчивую к давлению-оболочку в соответствии с заданной плотностью и расположением, причем оба конца запечатаны смолой для образования каналов потока, что обеспечивает равномерное гидравлическое распределение и контролируемую потерю давления во время работы. Общий процесс подчеркивает интегрированный дизайн материалов, процессов и структуры; отклонения в любом звене повлияют на консистенцию и надежность конечной мембраны.
Точный процесс формования ультрафильтрационной мембраны из полых волокон не только обеспечивает точное создание микроструктуры, но также обеспечивает надежную поддержку для крупномасштабного-применения технологии мембранного разделения в сложных условиях эксплуатации.
