O processo de moldagem de membranas de ultrafiltração de fibra oca é uma etapa crucial que determina sua microestrutura, desempenho de separação e estabilidade operacional. Seu núcleo está na transformação de materiais poliméricos em uma morfologia de fibra com estrutura oca regular e tamanho de poro controlável. A indústria industrial atual emprega um método de inversão de fase combinado com tecnologia de fiação de precisão, alcançando preparação de membrana de alto-desempenho por meio da coordenação de parâmetros de-estágios múltiplos.
A moldagem começa com a preparação da solução de fundição, exigindo uma seleção cuidadosa dos tipos de polímeros e sistemas de solventes para garantir a homogeneidade da solução e uma faixa de viscosidade adequada. Com base nisso, a extrusão é realizada através de uma fieira de dois-componentes ou multi{2}}canais, formando simultaneamente uma cavidade oca e um fluxo externo de polímero, obtendo o protótipo inicial da fibra. Durante este processo, a velocidade de extrusão, a composição líquida do núcleo e a temperatura devem ser rigorosamente combinadas para evitar espessura irregular da parede ou colapso da cavidade, afetando diretamente a resistência mecânica da fibra e a distribuição do fluxo.
O processo subsequente de inversão de fases é o núcleo da finalização estrutural. Depois que as fibras entram no banho de gel, o solvente e o não{1}}solvente no banho sofrem difusão bidirecional, iniciando a separação da fase do polímero e formando gradualmente uma rede microporosa. A temperatura de gelificação, o tempo e a composição do banho determinam o tamanho dos poros, a porosidade e a conectividade, definindo assim a precisão de retenção e o desempenho de permeação da membrana. A gelificação lenta-de baixa temperatura facilita a formação de estruturas de poros semelhantes a dedos-, aumentando o fluxo; a gelificação rápida em-altas temperaturas forma facilmente poros-como esponjas, melhorando a estabilidade de retenção.
Para melhorar ainda mais o anti-incrustante e a durabilidade da membrana, tratamentos de modificação de superfície, como ataque com plasma, enxerto UV ou revestimento hidrofílico, podem ser realizados após a moldagem para otimizar a energia superficial e o ângulo de contato com a água, reduzindo a probabilidade de adesão de contaminantes.
O encapsulamento do módulo também é incorporado ao sistema de moldagem. Um grande número de fibras individuais é embalado em um invólucro-resistente à pressão de acordo com uma densidade e disposição predefinidas, com ambas as extremidades seladas com resina para formar canais de fluxo, garantindo distribuição hidráulica uniforme e perda de pressão controlável durante a operação. O processo global enfatiza o design integrado de materiais, processos e estrutura; desvios em qualquer ligação afetarão a consistência e a confiabilidade da membrana final.
O processo preciso de moldagem por membrana de ultrafiltração de fibra oca não apenas proporciona uma construção precisa da microestrutura, mas também fornece suporte sólido para a aplicação em grande-escala da tecnologia de separação por membrana sob condições operacionais complexas.
