SterliTech Tips: Asymmetry At Its Finest

 Sterlitech에서 제공하는 다양한 미세다공성 멤브레인 필터와 평판형 필터는 외관이 유사하므로 유사한 공극 구조를 가지고 있다고 추정하기 쉽습니다. 어떤 사람들은 대칭이 아름다움의 전형이라고 생각하지만, 여과에 있어서는 모두 상대적입니다. 

실제로 멤브레인 필터를 제조하는데에 사용되는 기술과 재료로 인해, 멤브레인필터에는 다양한 공극 구조 형태가 존재합니다.

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멤브레인 필터의 다양한 공극 구조

; 미세 다공성 멤브레인 필터

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미세 다공성 멤브레인 필터의 경우,

공극 구조는 본질적으로 폴리카보네이트, 폴리에스테르 트랙 에칭 멤브레인(PETE)의 2차원 스크린형 구조로부터 확장된 PTFE 멤브레인의 노드 및 덩굴손 구조, 폴리아크릴로니트릴의 얽힌 나노섬유구조 까지 다양합니다. 

(PAN)멤브레인, 그리고 셀룰로오스 아세테이트(CA)와 같은 용매 주조막의 복잡한 레이스 형태의 구조에 적용됩니다.

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 나일론처럼 용매를 사용하여 만들어진 미세다공성 막은 기본적으로 막 두께 전체에 걸쳐 공극의 크기가 유사한 대칭 공극 구조를 갖습니다.

혼합 셀룰로오스 에스테르(MCE) 및 폴리에테르술폰(PES)과 같은 멤브레인들은 공극이 한쪽 표면 근처에서 가장 작고 반대쪽 표면에서 가장 큰 비대칭 공극 구조를 가지고 있습니다.

그리고 폴리프로필렌(PP)과 같은 것들은 막 중심을 기준으로 점점 작아져 양쪽 표면이 가장 작은 공극이 발생하는 이방성 공극 구조를 가지고 있습니다.

마지막으로, 이방성 막은 대칭이거나 비대칭일 수도 있습니다.

이러한 공극 구조의 미묘한 외형의 차이는 실제로 막 성능에 상당한 영향을 미칩니다.

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멤브레인 필터의 다양한 공극 구조

; 평판형 멤브레인 필터 

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평판형 멤브레인 필터도 다양한 공극 구조를 가지고 있습니다.

셀룰로오스 아세테이트(CA) 역삼투 및 나노여과 막은 조밀한 대칭 공극 구조를 갖는 경향이 있습니다.

TFC(박막 복합재) 역삼투 및 나노여과 막은 투과면에 가장 큰 기공이 있고 공급면에 가교 폴리아미드의 매우 얇고 조밀한 코팅이 있는 비대칭 공극 구조의 폴리설폰 층을 가지고 있습니다.

마찬가지로, 한외여과막은 일반적으로, 투과면에 가장 큰 구멍이 있고, 공급면에 조밀한 껍질이 있는 표면이 있는 비대칭 공극 구조를 가지고 있습니다.

 비대칭 미세다공성 막 및 비대칭 평판형 멤브레인은 대칭형 멤브레인과 비교할 때 우수한 성능을 갖는 경향이 있습니다. 그러나 여러 가지 이유로 비대칭입니다.

 비대칭 미세다공성 막은 이상적으로는 껍질이 벗겨지지 않으며 가장 큰 기공이 상류를 향하도록 작동됩니다. 더 큰 기공은 반대쪽에 있는 더 작은 기공에 대한 사전 필터 역할을 합니다. 큰 기공은 표면에서는 더 큰 입자를 막고, 더 작은 입자는  공극 구조에 들어갈 수 있도록 허용합니다. 이는 멤브레인의 표면이 막히는 것을 방지하고 실제로 처리량을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이 방향은 비대칭 평판형 멤브레인과 정반대입니다.

 이러한 막은 이상적으로 껍질이 벗겨져 있으며, 가장 작은 기공이 시료를 향하도록 작동합니다. 매끄러운 표면은 상류를 향하므로 입자가 공극 구조에 들어가지 않고 대신 교차 흐름에 의해 휩쓸려갑니다. 편평한 시트 멤브레인은 유동 저항을 줄여 투과 흐름을 향상시키기 위해 설계상 비대칭입니다.

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 마지막으로, 비대칭 멤브레인 필터가 최적의 성능을 내기 위해 방향을 바르게 하는 것이 중요합니다.

 평탄한 시트 멤브레인의 경우, 필터는 매끄러운 멤브레인 표면이 시료를 향하도록 방향을 잡아야 합니다. 거의 모든 평판형 멤브레인은 투과면에 강력한 부직포 지지층을 가지고 있습니다. 최소한의 경험만으로도 대부분의 사용자는 표면을 식별하고 적절한 필터 방향을 관찰하는 데 능숙해집니다.

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 잔류 입자의 현미경 분석이 수행되는 비대칭 멤브레인 필터를 사용하는 정밀 여과 응용 분야의 경우, 필터는 일반적으로 가장 작은 기공과 관련된 측면이 상류를 향하도록 방향이 지정됩니다. 이러한 방향은 처리량에 부정적인 영향을 미칠 수 있지만 잔류 입자의 표면 포집을 최대한 보장합니다. 예를 들어, 비대칭 산화알루미늄(AO) 멤브레인 필터는 일반적으로 현미경 분석을 위한 기판으로 사용되며 일반적으로 상류를 향한 가장 작은 기공과 함께 사용됩니다.

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 어떤 사람들은 대칭이 아름다움의 전형이라고 생각하지만 이제 우리는 더 잘 알고 있습니다.

 미세 다공성 막의 경우 가장 큰 기공이 있는 표면이 상류를 향하도록 필터 방향을 조정해야 합니다. 일반적으로 기공이 가장 큰 표면은 무광택이거나 칙칙한 반면, 기공이 가장 작은 반대면은 광택이 있습니다.

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