El proceso de moldeo de membranas de ultrafiltración de fibra hueca es un paso crucial que determina su microestructura, rendimiento de separación y estabilidad operativa. Su núcleo radica en transformar materiales poliméricos en una morfología de fibra con una estructura hueca regular y un tamaño de poro controlable. La corriente industrial actual emplea un método de inversión de fase combinado con tecnología de hilado de precisión, logrando una preparación de membrana de alto-rendimiento a través de la coordinación de parámetros de múltiples-etapas.
El moldeo comienza con la preparación de la solución de fundición, lo que requiere una selección cuidadosa de los tipos de polímeros y sistemas de disolventes para garantizar la homogeneidad de la solución y un rango de viscosidad adecuado. En base a esto, se realiza la extrusión a través de una hilera de dos-componentes o multi-canales, formando simultáneamente una cavidad hueca y un flujo externo de polímero, obteniendo el prototipo de fibra inicial. Durante este proceso, la velocidad de extrusión, la composición del líquido del núcleo y la temperatura deben coincidir estrictamente para evitar un espesor desigual de la pared o el colapso de la cavidad, lo que afecta directamente la resistencia mecánica de la fibra y la distribución del flujo.
El proceso de inversión de fase posterior es el núcleo de la finalización estructural. Después de que las fibras ingresan al baño de gel, el solvente y el no-solvente en el baño se someten a difusión bidireccional, lo que inicia la separación de fases del polímero y forma gradualmente una red microporosa. La temperatura de gelificación, el tiempo y la composición del baño determinan el tamaño de los poros, la porosidad y la conectividad, definiendo así la precisión de retención y el rendimiento de permeación de la membrana. La gelificación lenta a baja-temperatura facilita la formación de estructuras de poros en forma de dedos-, lo que aumenta el flujo; La gelificación rápida a alta-temperatura forma fácilmente poros-esponjosos, lo que mejora la estabilidad de la retención.
Para mejorar aún más el antiincrustante y la durabilidad de la membrana, se pueden realizar tratamientos de modificación de la superficie, como grabado con plasma, injerto UV o recubrimiento hidrófilo después del moldeo para optimizar la energía de la superficie y el ángulo de contacto con el agua, reduciendo la probabilidad de adhesión de contaminantes.
La encapsulación del módulo también se incorpora al sistema de moldeo. Una gran cantidad de fibras individuales se empaquetan en una carcasa resistente a la presión-de acuerdo con una densidad y disposición preestablecidas, con ambos extremos sellados con resina para formar canales de flujo, lo que garantiza una distribución hidráulica uniforme y una pérdida de presión controlable durante la operación. El proceso general enfatiza el diseño integrado de materiales, procesos y estructura; Las desviaciones en cualquier enlace afectarán la consistencia y confiabilidad de la membrana final.
El preciso proceso de moldeado de membranas de ultrafiltración de fibra hueca no solo logra una construcción precisa de la microestructura, sino que también proporciona un soporte sólido para la aplicación a gran-escala de la tecnología de separación de membranas en condiciones operativas complejas.
