高分子分離膜材料

1、高分子分離膜材料姓名：+學號：+高分子分離膜材料高分子分離膜材料高分子分離膜概述高分子分離膜概述高分子分離膜的材料高分子分離膜的材料高分子分離膜的制備高分子分離膜的制備一、高分子分離膜概述一、高分子分離膜概述1. 高分子分離膜及膜分離的定義高分子分離膜及膜分離的定義分離膜分離膜：若在一個流體相內(nèi)或兩個流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)能把流體：若在一個流體相內(nèi)或兩個流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)能把流體 相分隔開來成為兩部分，那么這一凝聚相物質(zhì)就可稱為分離膜。相分隔開來成為兩部分，那么這一凝聚相物質(zhì)就可稱為分離膜。 分離膜具有選擇透過性，它可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。分離膜具有選擇透過性，它可以是固

2、態(tài)的，也可以是液態(tài)的。膜分離膜分離是一種很重要的分離技術(shù)，它的分離過程通常稱為膜過程，也就是利是一種很重要的分離技術(shù)，它的分離過程通常稱為膜過程，也就是利 用薄膜對混合物組分的選擇透過性使之在一定的推動力下進行分離。用薄膜對混合物組分的選擇透過性使之在一定的推動力下進行分離。 膜分離過程可以是主動的，如滲透膜分離過程可以是主動的，如滲透; 也可以是被動的，此時的推動力可以是也可以是被動的，此時的推動力可以是 壓力差、濃度差、電位差、溫度差等。壓力差、濃度差、電位差、溫度差等。 利用高性能分離膜可以實現(xiàn)物質(zhì)的濃縮、純化、分離和反應促進等功能。利用高性能分離膜可以實現(xiàn)物質(zhì)的濃縮、純化、分離和反應促

3、進等功能。2. 膜的分類膜的分類 分離膜的種類和功能繁多，不能用單一的方法來明確分類。分離膜的種類和功能繁多，不能用單一的方法來明確分類。 材料的材料的性質(zhì)性質(zhì)天然生物膜和合成膜。天然生物膜和合成膜。 膜的膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)多孔膜和非多孔膜，多孔膜又可分為對稱膜和非對稱膜，多孔膜和非多孔膜，多孔膜又可分為對稱膜和非對稱膜， 而非多孔膜可分為整體不對稱膜和復合膜。而非多孔膜可分為整體不對稱膜和復合膜。 膜的膜的分離原理和推動力分離原理和推動力的不同的不同微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、 滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。 圖

4、1. 多孔膜的分離特性3. 高分子分離膜發(fā)展簡史高分子分離膜發(fā)展簡史 早在早在20世紀初已有用天然高分子或衍生物制透析、電滲析、微孔過世紀初已有用天然高分子或衍生物制透析、電滲析、微孔過 濾膜的例子。濾膜的例子。1960年年S.洛布和洛布和S.索里拉金成功開發(fā)了各向異性的不索里拉金成功開發(fā)了各向異性的不 對稱膜的制備方法，由于起分離作用的活性層極薄，流體通過膜的對稱膜的制備方法，由于起分離作用的活性層極薄，流體通過膜的 阻力小，從而開拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應用。阻力小，從而開拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應用。70年代以來，年代以來， 氣體分離膜、透過蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學用膜的研究，開拓

5、氣體分離膜、透過蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學用膜的研究，開拓 了高分子分離膜應用的新領(lǐng)域。了高分子分離膜應用的新領(lǐng)域。二二. 高分子分離膜的材料高分子分離膜的材料合成膜包括高分子膜和無機膜。有機高分子膜是指起分離作用的活性合成膜包括高分子膜和無機膜。有機高分子膜是指起分離作用的活性 層為層為有機高分子材料有機高分子材料，而無機膜的活性分離層則為無機金屬、金屬氧，而無機膜的活性分離層則為無機金屬、金屬氧 化物、陶瓷、玻璃、無機高分子材料等?；铩⑻沾?、玻璃、無機高分子材料等。 根據(jù)不同的膜分離過程和被分離介質(zhì)，選擇合適的聚合物作為膜材料根據(jù)不同的膜分離過程和被分離介質(zhì)，選擇合適的聚合物作為膜材料

6、是制備分離膜關(guān)鍵所在。是制備分離膜關(guān)鍵所在。 高分子分離膜材料主要有高分子分離膜材料主要有纖維素衍生物類纖維素衍生物類、聚砜類、聚酰胺聚酰亞胺、聚砜類、聚酰胺聚酰亞胺 類、聚酯類、聚烯烴類、有機硅聚合物、含氟聚合物等。類、聚酯類、聚烯烴類、有機硅聚合物、含氟聚合物等。纖維素衍生物類纖維素衍生物類 纖維素是由幾千個椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過纖維素是由幾千個椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過1, 4甙鏈連接起來的甙鏈連接起來的 天然線性高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為：天然線性高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為： 其上的羥基可以在其上的羥基可以在催化劑催化劑（硫酸、高氯酸、氧化鋅）的作用下與（硫酸、高氯酸、氧化鋅）的作用下與冰醋冰

7、醋 酸、醋酸酐酸、醋酸酐等進行等進行酯化酯化反應，得到其衍生物。反應，得到其衍生物。OHOHOHHOH HOHHCH2OHHHOH HOHHOCH2OHOOHOHOHHOH HOHHCH2OHHHHOH HOHHOCH2OHHn_22由于纖維素的分子量較大，結(jié)晶性很強，因而很難溶于一般的溶劑。由于纖維素的分子量較大，結(jié)晶性很強，因而很難溶于一般的溶劑。 通常對之進行改性使之通常對之進行改性使之醚化醚化或或酯化酯化。如再生纖維素。如再生纖維素RCE、硝酸纖維素、硝酸纖維素 CN、醋酸纖維素、醋酸纖維素CA、乙基纖維素、乙基纖維素EC以及其他纖維素衍生物等。以及其他纖維素衍生物等。 醋酸纖維素醋酸

8、纖維素是由纖維素與醋酸反應制成的，主要用于是由纖維素與醋酸反應制成的，主要用于反滲透膜反滲透膜材料，材料， 也用于制造也用于制造超濾膜超濾膜和和微濾膜微濾膜。醋酸纖維素膜價格便宜，膜的分離和透。醋酸纖維素膜價格便宜，膜的分離和透 過的性能良好，但過的性能良好，但pH使用范圍窄（使用范圍窄（pH48），容易被微生物分解），容易被微生物分解 以及在高壓操作下時間長了容易壓密，使透過性下降。以及在高壓操作下時間長了容易壓密，使透過性下降。 硝酸纖維素硝酸纖維素（CN）由纖維素和硝酸制成。價格便宜，廣泛用作）由纖維素和硝酸制成。價格便宜，廣泛用作透析透析 膜膜和和微濾膜微濾膜材料。為了增加膜的強度，一

9、般與醋酸纖維混合使用。材料。為了增加膜的強度，一般與醋酸纖維混合使用。 纖維素本身也能溶于某些纖維素本身也能溶于某些溶劑溶劑，如銅氨溶液、二硫化碳等。在溶解過，如銅氨溶液、二硫化碳等。在溶解過 程中發(fā)生降解，相對分子質(zhì)量降至幾萬到幾十萬，在成膜過程中又回程中發(fā)生降解，相對分子質(zhì)量降至幾萬到幾十萬，在成膜過程中又回 復到纖維素的結(jié)構(gòu)，稱為復到纖維素的結(jié)構(gòu)，稱為再生纖維素再生纖維素。再生纖維素廣泛用于。再生纖維素廣泛用于人工腎透人工腎透 析膜析膜材料和材料和微濾、超濾膜微濾、超濾膜材料。材料。目前對纖維素類的分離膜進行了多種形式的改性研究，如氰乙基乙酸目前對纖維素類的分離膜進行了多種形式的改性研究

10、，如氰乙基乙酸 纖維素、羥丙基乙酸纖維素、纖維素氨基甲酸酯等，以及纖維素與液纖維素、羥丙基乙酸纖維素、纖維素氨基甲酸酯等，以及纖維素與液 晶化合物，殼聚糖等共混，并采用了多種制備和表面處理工藝，以提晶化合物，殼聚糖等共混，并采用了多種制備和表面處理工藝，以提 高其使用性能。高其使用性能。 三、高分子分離膜的制備三、高分子分離膜的制備膜的制備方法包括膜的制備方法包括膜制備原料的合成、膜的制備及膜的功能化膜制備原料的合成、膜的制備及膜的功能化，其中，其中 膜原料的合成屬于化學過程，膜制備及功能的形成屬于物理過程或物膜原料的合成屬于化學過程，膜制備及功能的形成屬于物理過程或物 理化學過程。理化學過程

11、。膜的制備方法：有燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法、膜的制備方法：有燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法、相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法、溶膠、溶膠 凝膠法、蒸鍍法和涂敷法等，此外還有復合膜的制備。凝膠法、蒸鍍法和涂敷法等，此外還有復合膜的制備。燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法只能制備燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法只能制備多孔膜多孔膜，這種膜還可作為復合，這種膜還可作為復合 膜的支撐層，采用相轉(zhuǎn)化法可以制備膜的支撐層，采用相轉(zhuǎn)化法可以制備多孔膜多孔膜，也可以制備，也可以制備致密膜致密膜，涂，涂 敷法通常用來制備很薄但很致密的膜，具有很高的選擇性和較低的通敷法通常用來制備很薄但很致密的膜，具有很高的選擇性和較低的通 量。量。其中其中相

12、轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法是最為常用的制膜方法。是最為常用的制膜方法。相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法 相轉(zhuǎn)化法是最重要的制膜方法，可制備多孔膜和致密膜，目前大多數(shù)相轉(zhuǎn)化法是最重要的制膜方法，可制備多孔膜和致密膜，目前大多數(shù) 的工業(yè)用膜都用該方法制備。的工業(yè)用膜都用該方法制備?；具^程：配制一定組成的均相聚合物溶液，通過一定的物理方法改基本過程：配制一定組成的均相聚合物溶液，通過一定的物理方法改 變?nèi)芤旱臒崃W狀態(tài)，使其從均相的聚合物溶液發(fā)生相分離，最終轉(zhuǎn)變?nèi)芤旱臒崃W狀態(tài)，使其從均相的聚合物溶液發(fā)生相分離，最終轉(zhuǎn) 變成凝膠結(jié)構(gòu)。這一過程的關(guān)鍵是制備均質(zhì)溶液，并通過控制相轉(zhuǎn)化變成凝膠結(jié)構(gòu)。這一過程的關(guān)鍵是制備均質(zhì)溶液，并通過控制相轉(zhuǎn)化 的過程來控制膜的形態(tài)，從而得到多孔膜或致密膜。的過程來控制膜的形態(tài)，從而得到多孔膜或致密膜。實現(xiàn)相轉(zhuǎn)變過程的方法：溶劑蒸發(fā)、控制蒸發(fā)沉淀、熱沉淀、蒸汽相實現(xiàn)相轉(zhuǎn)變過