روش های ساخت غشاهای سرامیکی
غشاءهای سرامیکی کامپوزیتی
غشاءهای سرامیکی چند لایه

مراحل ساخت پایه سرامیکی:

انتخاب و تهیه مواد شیمیایی معدنی
شکل دهی
خشک کردن
کلسیناسیون
سینتر کردن

توضیح پیرامون غشا سرامیکی
غشا سرامیکی صفحه ای

روشهای شکل دهی پایه سرامیکی

1) روش pressing

روش pressing غشا سرامیکی
شماتیک روش pressing

2) روش ریخته گری دوغابی (Slip casting)

2) روش ریخته گری دوغابی (Slip casting)
روش ریخته گری دوغابی (Slip casting)

3) روش اکستروژن (Extrusion)

روش اکستروژن (Extrusion) برای غشا سرامیکی
شماتیک روش اکستروژن (Extrusion)

دلایل پوشش دهی پایه:

•کاهش نقایص احتمالی
•کاهش زبری سطح
•کاهش اندازه میانگین حفره ها

روشهای پوشش دهی پایه متخلخل:

1) روش غوطه وری (Dip coating)

روش غوطه وری (Dip coating)
شماتیک روش غوطه وری (Dip coating)

2) روش رسوب بخار شیمیایی (Chemical vapor deposition (CVD))

روش رسوب بخار شیمیایی
شماتیک روش رسوب بخار شیمیایی

3) روش چرخشی (Spin coating)

روش چرخشی (Spin coating)
شماتیک روش چرخشی (Spin coating)

مکانیسم های پوشش دهی لایه ای

الف) مکانیسم فیلتراسیون کلوییدی مویینگی (Capillary colloid filtration)
فاز مایع به داخل حفره های پایه مکیده می شود و ذرات فاز سوسپانسیون روی سطح انباشته شده و تشکیل کیک می دهند.

مکانیسم فیلتراسیون کلوییدی مویینگی (Capillary colloid filtration)
شماتیک مکانیسم فیلتراسیون کلوییدی مویینگی (Capillary colloid filtration)

ب) مکانیسم پوشش دهی فیلمی (Film Coating)
در اثر اعمال شدن نیروی دراگ (Drag force) از طرف پایه بر سوسپانسیون هنگام بیرون آوردن پایه، لایه ای بر روی پایه باقی می ماند.

مکانیسم پوشش دهی فیلمی (Film Coating)
شماتیک مکانیسم پوشش دهی فیلمی (Film Coating)

ضخامت لایه، تابعی است از سرعت بیرون کشیدن پایه برای هر دو مکانیسم.

ضهامت لایه و سرعت بیرون کشیدن غشا
ضخامت لایه در غشا سرامیکی
ضخامت های سطح مختلف در غشا سرامیکی
ضخامت در غشا سرامیکی
غشاءهای سرامیکی با تعداد لایه های میانی و فوقانی (لایه جداساز)
ضخامت و تعداد لایه در غشا سرامیکی
تعداد لایه ها در غشاهای سرامیکی

راهکاری برای جبران کاهش شار عبوری از غشاء در اثر افزایش لایه های مختلف، افزایش سطح می باشد.

غشا کراس فلو
غشا صنعتی cross flow

روشها و مراحل سنتز لایه ها

مرحله تهیه محلول پیش ساز و تثبیت آن (Precursor Immobilization)

سنتز و ساخت غشا سرامیکی
انواع روش سنتز غشا سرامیکی
روش سل- ژل

سل عبارت است از یک سوسپانسیون کلوییدی متشکل از ذرات جامد پخش شده در مایع به طوری که اندازه ذرات کوچکتر از  1 تا 1000 نانومتر باشند. خاصیت بارز سل این است که ذرات کلوییدی، ته نشین یا آگلومره نمی شوند.

سل-ژل برای ساخت غشا سرامیکی
روش سل-ژل در سنتز غشا سرامیکی

عوامل موثر در این خاصیت عبارتند از :
نیروهای دافعه الکتروستاتیکی و نیروهای steric ژل عبارت است از اینکه یک مولکول در محلول به ابعاد ماکروسکوپیک برسد. در این صورت،حجم قابل ملاحظه ای از محلول را اشغال می کند.

سنتز غشا از نوع سرامیکی
سنتز غشا سرامیکی

برای انجام روش سل- ژل با استفاده از ماده پیش ساز نمک فلزی دو طریقه زیر وجود دارد:

روش کلویید و پلیمری در سنتز غشا
روش کلوییدی و روش پلیمری در ساخت غشا سرامیکی
عوامل موثر در روش سل- ژل

عوامل داخلی عبارتند از :
طبیعت اتم فلزی و گروههای آلکیلی/آلکوکسیدی
ساختار پیش ساز فلزی
عوامل خارجی عبارتند از :
نسبت حلال به پیش ساز
نوع حلال
pH
زمان واکنش
درجه حرارت

مقایسه استفاده از روشهای کلوییدی و پلیمری سل- ژل

در روش کلوییدی
از نمک فلزی یا آلکوکسید فلزی استفاده می شود.
حلال آب یا الکل است.
ته نشینی رخ می دهد.
(نسبت آلکوکسید به آب خیلی کم است)
نیروهای دافعه بین ذرات از تشکیل آگلومره جلوگیری می کنند.
تشکیل ژل بدلیل اثرات نیروهای الکتروستاتیکی است

در روش پلیمری
ازآلکوکسید فلزی استفاده می شود.
حلال الکل است.
ته نشینی رخ می دهد
اندازه های کوچک پلیمر معدنی از تشکیل آگلومره جلوگیری بعمل می آورند .
تشکیل ژل بدلیل تداوم عمل پلیمریزاسیون است .

مکانیزم و شرایط تشکیل سل

می دانیم اکسید بعضی از فلزات باعث افزایش pH و اکسید بعضی دیگر، باعث کاهش pH می شوند در حالتی که pH کاهش می یابد، مولکولهای آب اطراف یون فلزی را احاطه می کنند و عمل هیدرولیز اتفاق می افتد .

هیدرولیز در pH های متفاوت
تاثیر pH بر هیدرولیز
هیدرولیز

M-OR +H2O → M-OH +ROH

هیدرولیز و سنتز غشا سرامیکی
فرمولاسیون هیدرولیز در سنتز غشا

بیشتر بخوانیم :

بازدارنده های رسوب در آب شیرین کن ها
توضیحی مختصر درباره فرآیندهای غشایی
تصفیه پساب کارخانجات تولید آب میوه
Please follow and like us:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *