高分子分離膜

1、 第四組成員：宋曉松 白思杰 劉曉丹 劉喬主講人：目錄目錄引言引言分類分類前景展望前景展望引言引言 用天然或人工合成的無機(jī)或有機(jī)薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對雙組分或多組分溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法統(tǒng)稱為膜分離法。 隨著膜分離科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，膜分離越來越多的應(yīng)用在水處理行業(yè)包括海水淡化、污/廢水處理、純凈水等，石化行業(yè)包括石油產(chǎn)品分離、有機(jī)物脫水純化等，食品醫(yī)藥生物行業(yè)等領(lǐng)域。 膜分離技術(shù)是利用分離膜的選擇透過性對分離對象進(jìn)行分離和提純的技術(shù)，此技術(shù)具有高效、節(jié)能、投資少、污染小的特點(diǎn)，被譽(yù)為“綠色”技術(shù)。也成為如今能減排大潮中的關(guān)鍵和重要技術(shù)之。反滲透以壓力差為推動(dòng)

2、力，截留離子物質(zhì)僅透過溶劑血液透析尿毒癥藥物中毒患者高分子分離膜材料原則上講，凡能成膜的高分子材料和無機(jī)材料均可用于制備分離膜。但實(shí)際上，真正成為工業(yè)化膜的膜材料并不多。這主要決定于膜的一些特定要求，如分離效率、分離速度等。此外，也取決于膜的制備技術(shù)。 目前，實(shí)用的有機(jī)高分子膜材料有：纖維素酯類、聚砜類、聚酰胺類及其他材料。以日本為例，纖維素酯類膜占53，聚砜膜占33.3，聚酰胺膜占11.7，其他材料的膜占2，可見纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位分類分類u纖維素衍生物類：再生纖維素、醋酸纖維素、硝酸纖維素、乙基纖維素及其他纖維素衍生類u聚砜類：雙酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚苯硫醚砜等u聚酰

3、胺類及聚酰亞胺類u聚酯類：滌綸、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯等u聚烯烴類：聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯u乙烯基類高聚物：聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等 材料特點(diǎn)纖維素二醋酸纖維素 (CDA)、三醋酸纖維素 (CTA)、硝化纖維素(CN)，混合纖維素(CN-CA)、乙基纖維素(EC)等。成孔性、親水性好、價(jià)廉易得，使用溫度范圍較廣，可耐稀酸，不適用于酮類，酯類、強(qiáng)酸和堿類等液體的過濾。聚酰胺尼龍-6(NY-6)、尼龍-66(NY-66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰胺酰肼(PPP)、聚苯砜對苯二甲酰(PSA)具親水性能，較耐堿而不耐酸，在酮、酚、醚及高相對分子質(zhì)量醇類中，不

4、易被浸蝕，孔徑型號(hào)也較多。聚砜聚砜(PPO)、聚醚砜 (PES)微濾膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐輻射，機(jī)械強(qiáng)度較高。含氟材料聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺酸化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫。如PTFE（聚四氟乙烯）膜，-40260oC，可耐強(qiáng)酸，強(qiáng)堿和各種有機(jī)溶劑。具疏水性，可用于過濾蒸氣及腐蝕性液體。纖維素酯類膜材料纖維素是有幾千個(gè)椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過纖維素是有幾千個(gè)椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過1，4-甙鏈（縮醛鏈）連接起來的甙鏈（縮醛鏈）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：纖維素酯類膜材料從結(jié)構(gòu)上看，每個(gè)葡萄糖單元上有三個(gè)羥基

5、。在催化劑（如硫酸、高氯酸或氧化鋅）存在下，能與冰醋酸、醋酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到二醋酸纖維素或三醋酸纖維素:C6H7O2(OH)3+(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)2+H2OC6H7O2(OH)3+3(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)3+3CH3COOH纖維素酯類膜材料 醋酸纖維素是當(dāng)今最重要的膜材料之一。 醋酸纖維素主要用于反滲透膜材料，也用于制造超濾膜和微濾膜。醋酸纖維素膜價(jià)格便宜，膜的分離和透過的性能良好，但其PH使用范圍較窄（48），在高溫和酸、堿存在下易發(fā)生水解。為了改進(jìn)其性能，進(jìn)一步提高分離效率和透過速率，可采用各種不同取代度的醋酸纖維素的混合物來制模

6、，也可采用醋酸纖維素與硝酸纖維素的混合物來制模。此外，醋酸丙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素也是很好的膜材料。附：透過速度（單位時(shí)間內(nèi)流體通過膜的量）、分離系數(shù)（不同物質(zhì)透過系數(shù)之比）和對某種物質(zhì)的截留率是衡量模性能的重要指標(biāo)。纖維素酯類膜材料n 硝酸纖維素是由纖維素和硝酸制成的。價(jià)格便宜，廣泛用作透析膜和微濾膜材料。n 再生纖維素是由纖維素溶液或纖維素衍生物再生的纖維素。 廣泛用于 人工腎臟透析膜材料和微濾、超濾膜材料。聚砜類聚砜類 聚砜結(jié)構(gòu)中的特征基團(tuán)為O=S=O，為了引入親水基團(tuán)， 常將粉狀聚砜懸浮于有機(jī)溶劑中，用氯磺酸進(jìn)行磺化。聚砜類常用的制模溶劑有：二甲基酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮

7、、二甲基亞砜等。聚砜類具有良好的化學(xué)、熱學(xué)和水解穩(wěn)定性，強(qiáng)度也很高，PH值使用范圍為113，最高使用溫度達(dá)120，抗氧化性和抗氯性都十分優(yōu)良，可用作超濾和微濾膜材料。聚酰胺類及聚酰亞胺類聚酰胺類及聚酰亞胺類n 早期使用的聚酰胺是早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺，如尼龍，如尼龍4、尼龍、尼龍6等制成的中等制成的中空纖維膜。這類產(chǎn)品對鹽水的分離率在空纖維膜。這類產(chǎn)品對鹽水的分離率在8090之間，但透水率很之間，但透水率很低，僅低，僅0.076ml/c.h。以后發(fā)展了。以后發(fā)展了芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺，用它們支撐的分，用它們支撐的分離膜，離膜，PH使用范圍為使用范圍為311，分離率可達(dá)，

8、分離率可達(dá)99.5（對鹽水），透水率（對鹽水），透水率為為0.6ml/c.h。長期使用穩(wěn)定性好。由于酰胺基團(tuán)易與氯反應(yīng)，故。長期使用穩(wěn)定性好。由于酰胺基團(tuán)易與氯反應(yīng)，故這種膜對水中的游離氯有較高要求。這種膜對水中的游離氯有較高要求。n 聚酰亞胺耐高溫、耐溶劑，具有高強(qiáng)度。一直用于聚酰亞胺耐高溫、耐溶劑，具有高強(qiáng)度。一直用于耐溶劑超濾膜和非耐溶劑超濾膜和非水溶液分離膜水溶液分離膜研制的首選膜材料。在氣體研制的首選膜材料。在氣體 分離和空氣除濕膜材料中，分離和空氣除濕膜材料中，它亦具有自己的特色。它亦具有自己的特色。聚酯類聚酯類n 聚酯類樹脂強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、耐溶劑和化學(xué)品的性能良好。n

9、 聚碳酸酯薄膜廣泛用于制造經(jīng)放射性物質(zhì)輻射、再用化學(xué)試劑腐蝕的微濾膜。n 聚四溴碳酸酯由于透氣速率和氧、氮透過選擇性均較高，已被用作新一代的富氧氣體分離膜材料。n 聚酯無紡布是反滲透、氣體分離、滲透汽化、超濾、微濾等一切卷式膜組件最主要的支撐底材。聚烯烴類聚烯烴類n LDPE和PP薄膜通過拉伸可以制造微孔濾膜。n HDPE通過加熱燒結(jié)可以制成微孔濾板或?yàn)V芯，它也可以作為分離膜的支撐材料。乙烯基類高聚物乙烯基類高聚物n 用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚乙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚乙烯/乙稀醇等。聚

10、乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。n 聚丙烯腈是僅次于聚砜和醋酸纖維素的超濾和微濾膜材料，也可用作滲透汽化復(fù)合膜的支撐體。n 以二元酸等交聯(lián)的聚乙烯醇是目前唯一獲得實(shí)際應(yīng)用的滲透汽化膜。n 聚氯乙烯和聚偏氯乙烯用作超濾和微濾膜材料。前景與展望前景與展望近年來，我國的膜工業(yè)市場每年都以近年來，我國的膜工業(yè)市場每年都以30%左右的速度在增長，即便是在左右的速度在增長，即便是在遭遇金融危機(jī)的情況下，仍然保持了很高的增速。遭遇金融危機(jī)的情況下，仍然保持了很高的增速。我國膜工業(yè)領(lǐng)域有我國膜工業(yè)領(lǐng)域有研究單位研究單位120家以上、生產(chǎn)企業(yè)約家以上、生產(chǎn)企業(yè)約400家、工程公司約家、工程公司約2000

11、家家，生產(chǎn)，生產(chǎn)各種膜產(chǎn)品。中國的膜消費(fèi)市場已經(jīng)成為世界大板塊之各種膜產(chǎn)品。中國的膜消費(fèi)市場已經(jīng)成為世界大板塊之一一，占全球消，占全球消費(fèi)量的費(fèi)量的20%。隨著膜應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對膜材料提出了更新更高。隨著膜應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對膜材料提出了更新更高的要求。既要求膜具有的要求。既要求膜具有較高的選擇性，較高的通量，又要有足夠高的較高的選擇性，較高的通量，又要有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。但是僅單。但是僅單一一的均聚物高分子材料不能滿的均聚物高分子材料不能滿足分離膜的這些要求，因此需要對膜材料進(jìn)行改性，以獲得不同性能足分離膜的這些要求，因此需要對膜材料進(jìn)行改性，以獲得不同性能要求的膜（材料）。目前常用的改性方法有活性劑吸附、輻照、表面要求的膜（材料）。目前常用的改性方法有活性劑吸附、輻照、表面接枝、等離子體表面聚合及等離子體表面改性等方法，每種方法各有接枝、等離子體表面聚合及等離子體表面改性等方法，每種方法各有自身特點(diǎn)。目前膜分離技術(shù)在很多方面應(yīng)用得比較成熟，對產(chǎn)品質(zhì)量自身特點(diǎn)。目前膜分離技術(shù)在很多方面應(yīng)用得比較成熟，對產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高、生產(chǎn)成本要求不斷降低的今天，高分子膜材料在很多要求不斷提高、生產(chǎn)成本要求不斷降低的今天，高分子膜材料在很多方面還不成熟，還有待進(jìn)步深入的研究。膜分離技術(shù)的廣