Kemajuan terbaru dalam membran polipropilen mikrofiltrasi fabrikasi dengan metode peregangan

Abstrak. Membran mikrofiltrasi polypropylene (MF-PP) telah banyak digunakan di banyak industri karena: untuk kombinasi yang sangat baik dari kinerja pemisahan yang baik dan biaya produksi yang rendah. Sebagai tambahan konfigurasi membran, struktur membran MF-PP juga memainkan peran penting dalam pemisahan pertunjukan. Membran MF-PP umumnya diproduksi oleh pemisahan fase terinduksi termal (TIPS) dan peregangan. TIPS adalah yang paling sederhana di mana polimer dilarutkan dalam pelarut pada suhu yang layak dan kemudian didinginkan untuk menginduksi pemisahan fasa yang mengarah pada pembentukan struktur mikropori. Namun, Metode ini dibatasi oleh sifat PP yang sulit larut dalam pelarut organik dan efluen yang terkontaminasi pelarut yang dihasilkan selama proses fabrikasi. Oleh karena itu, metode peregangan lebih digunakan dengan baik. Metode Peregangan melibatkan empat tahap pemrosesan secara berurutan (yaitu ekstrusi leleh, anil, peregangan, dan pengaturan panas). Komposisi polimer, rasio penarikan ekstrusi, serta tingkat peregangan dan suhu, merupakan parameter penting yang secara signifikan mempengaruhi struktur pori yang berkembang dan dengan demikian sifat serta kinerja membran MF-PP. Dalam makalah ini, perkembangan fabrikasi MFPP terbaru dengan metode peregangan serta parameter yang terlibat dalam setiap metode akan ditinjau. dan dibahas secara komprehensif.

1. Pendahuluan

Polypropylene (PP) telah digunakan untuk produksi membran berbasis polimer karena sifatnya yang luar biasa menghasilkan keseimbangan sempurna antara biaya dan pertunjukan. PP adalah bahan tidak beracun dengan tinggi ketahanan termal, mekanik, dan kimia. Ini polimer semikristalin juga mudah diproses.

Publikasi pada membran PP dimulai pada 1980-an, berfokus pada aplikasinya yang luar biasa (Gambar 1). Untuk lebih dari tiga dekade, studi tentang membran PP untuk pengolahan air, pemisahan gas, energipenyimpana, serta aplikasi medis terus meningkat untuk perbaikan berkelanjutan dari mereka kinerja (permeabilitas, selektivitas, daya tahan, dll.).

Pertunjukan pemisahan membran polimer ditentukan oleh sifat intrinsiknya seperti polimer kristalinitas, hidrofobisitas/hidrofilisitas, dihasilkan muatan, kekasaran permukaan, serta struktur berpori melintasi membran . Menurut rata-rata mereka diameter pori, membran dapat diklasifikasikan menjadi empat: kelas: (1) filtrasi konvensional (10–100 m), mikrofiltrasi (0,1–10 m), ultrafiltrasi (1–100 nm) dan reverse osmosis (~0,1 nm). Paling membran PP komersial diklasifikasikan sebagai: membran mikrofiltrasi (MF). Membran MF-PP umumnya dibuat oleh TIPS (yang juga dikenal sebagai metode pengecoran solusi atau metode basah) dan peregangan (atau metode kering).

Gambar 1. Jumlah Kertas Terindeks Scopus pada “Polypropylene”

Membran” dalam 20 tahun terakhir (kueri: TITLE-ABS-KEY ”membran polipropilen”, ”pengolahan air” DAN “pengolahan air limbah”, “medis”, “penyaringan udara”, “gas pemisahan", "baterai", dan "pemisahan minyak-air").

Membran MF-PP dikembangkan dari TIPS

Metode ini diperkenalkan oleh Castro pada tahun 1970-an. PP resin dilarutkan dalam pelarut organik di atas suhu leleh untuk menghasilkan PP . yang homogen solusi, kemudian didorong ke pemisahan fase dengan pendinginan solusinya. Setelah ekstraksi pelarut dari larutan, struktur berpori terbentuk. Pada pendinginan, inti kristal terbentuk segera di dalam larutan polimer dan terus tumbuh untuk suatu periode waktu untuk menghasilkan membran MF-PP dari berbagai struktur . Setelah struktur membran sepenuhnya terbentuk, pelarut yang tersisa dapat dihilangkan melalui penguapan, pencucian, atau metode pengeringan beku. Meskipun prosedurnya sederhana dan terkendali, preparasi membran PP menggunakan metode TIPS adalah dibatasi oleh sulitnya pembubaran PP; karena tingginya kristalinitas, PP tidak larut di sebagian besar pelarut organik komersial. Oleh karena itu, kering sederhana metode peregangan menjadi lebih menguntungkan. Laporan tentang fabrikasi membran MF-PP oleh metode peregangan serta studi tentang berbagai faktor mempengaruhi lebih

2 Persiapan Membran MF-PP oleh Metode Peregangan

Hampir semua membran PP komersial dibuat dari semikristalin isotaktik-polipropilen (i-PP). I-PP memiliki struktur kimia linier [-CH2CH(CH3)-]n, di mana semua gugus metil (-CH3) terletak pada satu sisi tulang punggung karbon (Gbr. 2A).

Konfigurasi seperti itu memungkinkan rantai i-PP untuk diatur dalam bentuk lamella shish-kebab yang sangat berorientasi (Gbr. 2B) atau spherulite (Gbr. 2C) dan mencapai tingkat yang tinggi kristalinitas. Dengan struktur kristal yang kompak, akibatnya, i-PP memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap stres, retak, dan reaksi kimia.

Gambar 1. Struktur kimia isotactic-polypropylene (i-PP) (A) serta ilustrasi shish-kebab (B) dan spherulitic pengaturan (C) polimer

Pembuatan struktur mikro di dalam membran polimer dengan metode peregangan pertama diperkenalkan oleh Celanese Corporation pada tahun 1974. Di sana empat tahap berturut-turut dalam metode peregangan itu harus dilakukan untuk mendapatkan porous yang memuaskan selaput. Pertama adalah membuat film pendahulu yang berisi morfologi pipih yang diinginkan (yaitu, struktur shishkebab yang berorientasi); ini dapat dicapai melalui meltextrusion. Kedua adalah anil film prekursor pada suhu tinggisuhu untuk memperbaiki struktur kristal. Ketiga peregangan dingin, biasanya pada suhu kamar untuk membuat pori-pori dengan pemisahan lamela sebelum peregangan panas di suhu tinggi untuk memperbesar pori-pori. Tahap akhir adalah pengaturan panas membran untuk mempertahankan dimensi stabilitas dan menghindari penyusutan. Gambar 3 menampilkan diagram proses skema membran MF-PP fabrikasi melalui metode peregangan.

Gambar 2. Diagram proses skematis untuk membran MF-PP fabrikasi melalui metode peregangan

2.1 Ekstrusi leleh

Ekstrusi lelehan pelet polimer dilakukan dalam extruder dilengkapi dengan hopper makan, barel, tunggal atau unit penggerak sekrup kembar, sistem sekarat, dan lainnya alat pemantauan (seperti pengontrol suhu, sekrup) pengontrol kecepatan, pengukur tekanan, dll). Sebagian besar ekstruder komersial memiliki desain modular yang memungkinkan bagian yang dapat dipertukarkan dan modifikasi proses untuk memenuhi persyaratan tertentu.

Proses ekstrusi lelehan terjadi di empat zona: (1) zona umpan, (2) zona transisi dan pengukuran, (3) mati zona, dan (4) zona pengolahan hilir. NS polimer padat pertama-tama diangkut oleh sekrup ke zona transisi, di mana polimer dicampur dan meleleh. Polimer cair dipindahkan ke pengukuran zona di mana polimer cair menjadi homogen dan seragam disampaikan melalui mati. Selama proses ekstrusi leleh, PP cair melewati keadaan kristalisasi yang diinduksi stres (dalam cetakan), yang mempromosikan pembentukan lapisan kristal (lamelar) bukannya spherulite. Keluar dari dadu, suhu diatur tinggi untuk menginduksi relaksasi rantai polimer dan untuk meningkatkan orientasi kristal blok. Perubahan skematis dalam struktur polimer selama tahap ekstrusi meleleh ditunjukkan pada Gambar. 4.

Gambar 3. Skema orientasi rantai polimer selama ekstrusi meleleh

Perubahan orientasi kristal dapat mengakibatkan setelah proses pendinginan. Dengan menerapkan pendinginan udara setelah keluar mati, suhu prekursor PP menurun diikuti dengan peningkatan tegangan yang diterapkan di rantai polimer. Beberapa rantai amorf ditata ulang ke dalam orientasi rantai yang lebih tinggi. Morfologi dari pipih serta kristalinitas prekursor PP tidak hanya tergantung pada kondisi ekstrusi (seperti: suhu, berat molekul polimer, rasio penarikan atau kecepatan roll untuk mati kecepatan keluar, dan adanya agen nukleasi), tetapi juga sifat awal dari resin.

2.2 Anil dan Peregangan

Setelah PP cair homogen dicetak melalui cetakan membran, membran PP yang dicetak adalah anil di atas suhu transisi gelas (Tg) atau mendekati suhu lelehnya (Tm). Polimer rantai di wilayah amorf akan mengatur ulang sendiri menjadi konfigurasi rantai yang lebih terlipat (Gbr. 5). Dengan demikian, cacat pada struktur polimer dapat diminimalkan atau bahkan dihilangkan. Biasanya, proses anil membutuhkan tempat dalam waktu singkat. Parameter yang mempengaruhi yang yang harus diperhatikan dalam proses annealing adalah suhu, waktu, dan tegangan anil.

Gambar 4. Penataan ulang rantai polimer di daerah amorf selama proses anil

Metode peregangan dilakukan untuk membentuk mikropori struktur dalam membran PP yang dicetak dengan suhu deformasi uniaksial terkontrol (Gbr. 6). Sebagian besar MF-PP membran biasanya diregangkan oleh dua tahap proses. Pertama, pori-pori berinti dengan peregangan dingin untuk merusak struktur kristal dan kemudian dilanjutkan dengan panas peregangan untuk memperbesar pori berinti. dingin rasio peregangan umumnya ditetapkan pada 30-40%, sedangkan hot stretching diatur pada 100 - 200%. Rasio peregangan yang lebih tinggi akan menginduksi lebih banyak lamela deformasi struktur. Selama peregangan dingin, mobilitas rantai polimer terhambat, dan oleh karena itu, lebih sedikit deformasi struktur kristal diperoleh. Peregangan

Gambar 5. Deformasi struktur pipih: (a) sebelum dan (b) setelah peregangan

Dalam peregangan panas, suhu diatur antara Tg dan Tm dari PP untuk menginduksi perpanjangan rantai dan orientasi rantai polimer diikuti oleh kristalisasi oleh aliran perpanjangan. Laju aliran elongasi dapat disesuaikan untuk mempromosikan berorientasi tinggi (shish dan kebab) kristal membentuk bentuk kristal spherulitic. Struktur kristal yang sangat berorientasi dihasilkan ketika peregangan aliran cukup tinggi. Peregangan panas (pada ketinggian suhu dan aliran perpanjangan) membantu penguraian rantai polimer dan mempromosikan pembentukan jembatan penghubung.

2.3 Pengaturan Panas

Selama tahap pengaturan panas, beberapa rantai polimer pada jembatan penghubung mengkristal. Kristal yang tumbuh di sekitar pipih terpisah memiliki yang lebih baik stabilitas dimensi. Oleh karena itu, kristalinitas membran yang diregangkan meningkat, yang menyebabkan peningkatan dari kedua sifat tarik dan modulus yang dihasilkan membran MF-PP. Secara bersamaan, penataan ulang rantai polimer pada suhu yang lebih tinggi menyebabkan pengurangan permeabilitas membran. Oleh karena itu, pemilihan suhu dan waktu dalam pengaturan panas panggung sangat menentukan. Sebagian besar proses pengaturan panas adalah dilakukan pada 130 - 145 o C selama 10 menit atau lebih.

3 Parameter yang Terlibat dalam Peregangan metode

Sejumlah parameter yang mempengaruhi dalam peregangan metode di mana struktur akhir membran MF-PP mungkin diatur telah dipelajari secara intensif. NS parameter operasi paling penting sebelum peregangan adalah derajat orientasi dan kristalinitas polimer rantai. Orientasi rantai yang diinduksi oleh aliran selama proses ekstrusi meleleh meningkatkan kinetika kristalisasi.

3.1 Konfigurasi dan Berat Molekul PP resin

Konfigurasi dan berat molekul PP [jumlah berat molekul rata-rata (Mn), berat rata-rata distribusi berat molekul (Mw), serta indeks polidispersitas (PDI)], mempengaruhi orientasi rantai polimer, morfologi pipih berinti baris, dan kinetika kristalisasi selama ekstrusi leleh proses. Polimer dengan MW tinggi menghasilkan beberapa lamela berinti baris karena mereka memiliki seperti benang panjang rantai polimer. Selain karakteristik prekursor (meleleh) polimer, Mw polimer juga mempengaruhi waktu tinggal (atau waktu relaksasi) dan operasi suhu proses peleburan. Mw dan PDI yang lebih tinggi membutuhkan waktu relaksasi yang lebih lama.

Somani et al. mempelajari pengaruh laju geser pada orientasi rantai kristal PP. Mereka menemukan di laju geser tertentu, hanya molekul dengan panjang rantai (berat molekul) di atas nilai kritis (Mc) bisa membentuk inti seperti baris berorientasi stabil (shish), sedangkan rantai yang lebih pendek menciptakan lamela di atas situs inti ini.

Pada penelitian lain, Somani et al. membandingkan dua jenis i-PP dengan jumlah molekul rata-rata identik berat (Mn) tetapi berat molekul rata-rata (Mw) dan Zaverage (Mz) berbeda. i-PP dengan lebih tinggi Mw menunjukkan derajat orientasi kristal yang lebih tinggi dan kinetika kristalisasi lebih cepat. Rantai panjang diawetkan orientasi yang diinduksi aliran lebih panjang dari rantai pendek, dan karena itu dominan dalam membentuk shish lamellae.

3.2 Suhu Pengoperasian dan Rasio Penarikan Proses Ekstrusi Meleleh

Rasio suhu dan penarikan (rasio kecepatan roll untuk mati kecepatan keluar) dalam proses ekstrusi lelehan berperan penting peran dalam struktur prekursor yang dihasilkan, yang terkait dengan mekanisme kristalisasi yang diinduksi tegangan geser dan morfologi pipih berinti baris. Lebih tinggi draw ratio (DR) menghasilkan perpanjangan rantai yang lebih panjang dan lebih banyak situs berinti baris untuk lamella kristal tumbu. Pada DR rendah, lamelar tidak selaras dengan baik arah tegak lurus terhadap aliran. Saat DR meningkat, lamellae menyelaraskan diri tegak lurus terhadap undian arah. Castejon dkk. mempelajari efek DR pada modifikasi membran PP dengan 10% berat CaCO3. NS membran PP yang dimodifikasi menunjukkan peningkatan orientasi fase kristal dengan meningkatnya DR, yang menghasilkan film prekursor yang lebih halus. Suhu operasi mempengaruhi waktu relaksasi dari rantai polimer

LAYANAN ADY WATER

Ady Water jual membran RO merek: CSM, VONTRON, LUSO, FILMTEC.

Ady Water jual membran RO ukuran 50 GPD, 75 GPD, 100 GPD, 200 GPD, 400 GPD, 500 GPD, 1000 GPD, 2000 GPD, 5000 GPD, 10000 GPD, dan ukuran yang lebih besar.

Ady Water menerima PROJECT untuk instalasi mesin reverse osmosis dan membran reverse osmosis untuk industri.

Aplikasi membran RO untuk industri AMDK, industri Food & Beverage, Depot Air Minum Isi Ulang, dll. Ada tiga jenis membran RO: SWRO (Sea Water Reverse Osmosis), TWRO (Tap Water Reverse Osmosis), BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis)

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung.

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi.

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater

Search This Blog

parttimejobalerts