高分子分離膜材料

高分子分離膜材料姓名：+++學(xué)號(hào)：+++高分子分離膜材料高分子分離膜概述高分子分離膜的材料高分子分離膜的制備一、高分子分離膜概述1.高分子分離膜及膜分離的定義分離膜：若在一個(gè)流體相內(nèi)或兩個(gè)流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)能把流體相分隔開(kāi)來(lái)成為兩部分，那么這一凝聚相物質(zhì)就可稱(chēng)為分離膜。分離膜具有選擇透過(guò)性，它可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。膜分離是一種很重要的分離技術(shù)，它的分離過(guò)程通常稱(chēng)為膜過(guò)程，也就是利用薄膜對(duì)混合物組分的選擇透過(guò)性使之在一定的推動(dòng)力下進(jìn)行分離。膜分離過(guò)程可以是主動(dòng)的，如滲透;也可以是被動(dòng)的，此時(shí)的推動(dòng)力可以是

壓力差、濃度差、電位差、溫度差等。利用高性能分離膜可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的濃縮、純化、分離和反應(yīng)促進(jìn)等功能。2.膜的分類(lèi)分離膜的種類(lèi)和功能繁多，不能用單一的方法來(lái)明確分類(lèi)。材料的性質(zhì)——天然生物膜和合成膜。膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)——多孔膜和非多孔膜，多孔膜又可分為對(duì)稱(chēng)膜和非對(duì)稱(chēng)膜，而非多孔膜可分為整體不對(duì)稱(chēng)膜和復(fù)合膜。膜的分離原理和推動(dòng)力的不同——微孔膜、超過(guò)濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。

圖1.多孔膜的分離特性3.高分子分離膜發(fā)展簡(jiǎn)史

早在20世紀(jì)初已有用天然高分子或衍生物制透析、電滲析、微孔過(guò)濾膜的例子。1960年S.洛布和S.索里拉金成功開(kāi)發(fā)了各向異性的不對(duì)稱(chēng)膜的制備方法，由于起分離作用的活性層極薄，流體通過(guò)膜的阻力小，從而開(kāi)拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應(yīng)用。70年代以來(lái)，氣體分離膜、透過(guò)蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學(xué)用膜的研究，開(kāi)拓了高分子分離膜應(yīng)用的新領(lǐng)域。二.高分子分離膜的材料合成膜包括高分子膜和無(wú)機(jī)膜。有機(jī)高分子膜是指起分離作用的活性層為有機(jī)高分子材料，而無(wú)機(jī)膜的活性分離層則為無(wú)機(jī)金屬、金屬氧化物、陶瓷、玻璃、無(wú)機(jī)高分子材料等。

根據(jù)不同的膜分離過(guò)程和被分離介質(zhì)，選擇合適的聚合物作為膜材料是制備分離膜關(guān)鍵所在。高分子分離膜材料主要有纖維素衍生物類(lèi)、聚砜類(lèi)、聚酰胺聚酰亞胺類(lèi)、聚酯類(lèi)、聚烯烴類(lèi)、有機(jī)硅聚合物、含氟聚合物等。纖維素衍生物類(lèi)纖維素是由幾千個(gè)椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過(guò)1,4—β—甙鏈連接起來(lái)的天然線性高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為：其上的羥基可以在催化劑（硫酸、高氯酸、氧化鋅）的作用下與冰醋酸、醋酸酐等進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到其衍生物。由于纖維素的分子量較大，結(jié)晶性很強(qiáng)，因而很難溶于一般的溶劑。通常對(duì)之進(jìn)行改性使之醚化或酯化。如再生纖維素RCE、硝酸纖維素CN、醋酸纖維素CA、乙基纖維素EC以及其他纖維素衍生物等。

醋酸纖維素是由纖維素與醋酸反應(yīng)制成的，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(guò)的性能良好，但pH使用范圍窄（pH＝4～8），容易被微生物分解以及在高壓操作下時(shí)間長(zhǎng)了容易壓密，使透過(guò)性下降。

硝酸纖維素（CN）由纖維素和硝酸制成。價(jià)格便宜，廣泛用作透析膜和微濾膜材料。為了增加膜的強(qiáng)度，一般與醋酸纖維混合使用。纖維素本身也能溶于某些溶劑，如銅氨溶液、二硫化碳等。在溶解過(guò)

程中發(fā)生降解，相對(duì)分子質(zhì)量降至幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)，在成膜過(guò)程中又回

復(fù)到纖維素的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為再生纖維素。再生纖維素廣泛用于人工腎透

析膜材料和微濾、超濾膜材料。目前對(duì)纖維素類(lèi)的分離膜進(jìn)行了多種形式的改性研究，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。三、高分子分離膜的制備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，其中膜原料的合成屬于化學(xué)過(guò)程，膜制備及功能的形成屬于物理過(guò)程或物理化學(xué)過(guò)程。膜的制備方法：有燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法、相轉(zhuǎn)化法、溶膠—凝膠法、蒸鍍法和涂敷法等，此外還有復(fù)合膜的制備。燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法只能制備多孔膜，這種膜還可作為復(fù)合

膜的支撐層，采用相轉(zhuǎn)化法可以制備多孔膜，也可以制備致密膜，涂敷法通常用來(lái)制備很薄但很致密的膜，具有很高的選擇性和較低的通

量。其中相轉(zhuǎn)化法是最為常用的制膜方法。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)的工業(yè)用膜都用該方法制備?；具^(guò)程：配制一定組成的均相聚合物溶液，通過(guò)一定的物理方法改變?nèi)芤旱臒崃W(xué)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(guò)程的關(guān)鍵是制備均質(zhì)溶液，并通過(guò)控制相轉(zhuǎn)化的過(guò)程來(lái)控制膜的形態(tài)，從而得到多孔膜或致密膜。實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)變過(guò)程的方法：溶劑蒸發(fā)、控制蒸發(fā)沉淀、熱沉淀、蒸汽相

沉淀及浸沒(méi)沉淀，大部分的