Mikrohuokoisen pinnoitteen kehittäminen suodatinkankaan päälle

Mikrohuokoisia membraaneja käytetään monissa suodatussovelluksissa kuten vedenpuhdistuksessa. Tämän työn tavoite oli pinnoittaa suodatinkankaita mikrohuokoisella membraanilla. Membraanimateriaalin ja suodatuskankaan yhdistelmällä tavoiteltiin komposiittimateriaalia, jolla on membraanin selektiivinen erotuskyky ja kankaan mekaaniset ominaisuudet. Tämän työn kirjallisuusosa käsittelee membraanin valmistusta faasi-inversiomenetelmällä, pinnoitteeksi soveltuvia membraanimateriaaleja sekä pinnoitteen lujittamista. Kokeellisessa osassa suodatuskankaalle kehitettiin sopivaa pinnoitusmenetelmää. Pinnoitemateriaaleina käytettiin akryylidispersioainetta, polyamidia ja polysulfonia. Tuloksista huomattiin, ettei akryylidispersioaine soveltunut pinnoitemateriaaliksi. Kangasta onnistuttiin pinnoittamaan polyamidilla ja pinnoitusolosuhteita kontrolloimalla saatiin aikaiseksi pinnoite, joka pysyi kankaassa kiinni ja jonka rakenne koostui noin 12 μm huokosista. Polymeeriliuoksen pitoisuuden huomattiin vaikuttavan pinnoitteen rakenteeseen, mutta siihen jäi edelleen suuria avoimia huokosia. Suuret yksittäiset huokoset laskivat kuplapistepainetta ja tekivät huokoskokojakaumasta leveämmän. Polyamidipitoisuudella 14 ja 16 m–% pinnoite oli tunkeutunut kankaan sisään ja sen rakenne oli huokoinen, mutta pintakerrokseen muodostunut tiivis ihokerros tukki materiaalia. Tulosten perusteella kankaiden pinnoittaminen membraanikerroksella on mahdollista mutta pinnoitusprosessia täytyy edelleen kehittää, jotta päästään pienempään huokoskokoon ja kapeampaan huokoskokojakaumaan pinnoitteessa.

Microporous membranes are widely used in different filtration applications such as water purification. The aim of this thesis was to coat filter cloths with microporous membrane layer. The aim of combining porous membrane material and mechanically strong filter cloth is to provide selective and strong composite membrane. In the literature part of this work membrane preparation adapting phase inversion method, membrane materials applicable to membrane preparation and hardening of coating are examined. In the experimental part a coating method for filter cloth was developed. In the coating experiments acrylic dispersion, polyamide and polysulfone were used as coating materials. The results revealed that acrylic dispersion formed non-porous dense structure and consequently was not suitable coating material. Filter cloth was successfully coated with polyamide and by controlling the preparation conditions, the coating was managed to attach to the filter cloth. The pore size of the coating was approximately 12 μm. The polymer concentration had an effect on the pore size, but few larger pores in the coating surface reduced the bubble point pressure. With polyamide concentration of 14 and 16 w–% the coating penetrated into the filter cloth and formed a composite membrane with desired porous structure. However, on the top of the coating an undesired dense skin layer was formed. The results showed that it is possible to coat a filter cloth with membrane layer but the coating process need to be further developed in order to achieve smaller pore sizes and narrower pore size distribution in the coating layer.