第三章分離特性高分子ok

第三章分離特性高分子ok1第一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一一、吸附分離功能高分子材料第二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

吸附分離功能高分子主要包括離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂。從廣義上講，吸附分離功能高分子還應(yīng)該包括高分子分離膜材料。但由于高分子分離膜在材料形式、分離原理和應(yīng)用領(lǐng)域有其特殊性，因此將在后面詳細(xì)介紹。第三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

離子交換樹(shù)脂是指具有離子交換基團(tuán)的高分子化合物。它具有一般聚合物所沒(méi)有的新功能——離子交換功能，本質(zhì)上屬于反應(yīng)性聚合物。

第四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一吸附樹(shù)脂是指具有特殊吸附功能的一類樹(shù)脂吸附樹(shù)脂也是在離子交換樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型樹(shù)脂，是指一類多孔性的、高度交聯(lián)的高分子共聚物，又稱為高分子吸附劑。這類高分子材料具有較大的比表面積和適當(dāng)?shù)目讖?，可從氣相或溶液中吸附某些物質(zhì)。

第五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1、離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂的分類1.1離子交換樹(shù)脂的分類

離子交換樹(shù)脂的分類方法有很多種，最常用和最重要的分類方法有以下兩種。（1）按交換基團(tuán)的性質(zhì)分類

按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同，可將離子交換樹(shù)脂分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂兩大類。第六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可進(jìn)一步分為強(qiáng)酸型、中酸型和弱酸型三種。如R—SO3H為強(qiáng)酸型，R—PO(OH)2為中酸型，R—COOH為弱酸型。習(xí)慣上，一般將中酸型和弱酸型統(tǒng)稱為弱酸型。

陰離子交換樹(shù)脂又可分為強(qiáng)堿型和弱堿型兩種。如R3-NCl為強(qiáng)堿型，R-NH2、R-NR’H和R-NR2為弱堿型。第七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）按樹(shù)脂的物理結(jié)構(gòu)分類

按其物理結(jié)構(gòu)的不同，可將離子交換樹(shù)脂分為凝膠型、大孔型和載體型三類。不同物理結(jié)構(gòu)離子交換樹(shù)脂的模型第八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）凝膠型離子交換樹(shù)脂

外觀透明、具有均相高分子凝膠結(jié)構(gòu)的離子交換樹(shù)脂統(tǒng)稱為凝膠型離子交換樹(shù)脂。這類樹(shù)脂表面光滑，球粒內(nèi)部沒(méi)有大的毛細(xì)孔。在水中會(huì)溶脹成凝膠狀，并呈現(xiàn)大分子鏈的間隙孔。在無(wú)水狀態(tài)下，凝膠型離子交換樹(shù)脂的分子鏈緊縮，體積縮小，無(wú)機(jī)小分子無(wú)法通過(guò)。所以，這類離子交換樹(shù)脂在干燥條件下或油類中將喪失離子交換功能。第九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）大孔型離子交換樹(shù)脂大孔型離子交換樹(shù)脂外觀不透明，表面粗糙，為非均相凝膠結(jié)構(gòu)。即使在干燥狀態(tài)，內(nèi)部也存在不同尺寸的毛細(xì)孔，因此可在非水體系中起離子交換和吸附作用。大孔型離子交換樹(shù)脂的孔徑一般為幾納米至幾百納米，比表面積可達(dá)每克樹(shù)脂幾百平方米，因此其吸附功能十分顯著。第十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3）載體型離子交換樹(shù)脂

載體型離子交換樹(shù)脂是一種特殊用途樹(shù)脂，主要用作液相色譜的固定相。一般是將離子交換樹(shù)脂包覆在硅膠或玻璃珠等表面上制成。它可經(jīng)受液相色譜中流動(dòng)介質(zhì)的高壓，又具有離子交換功能。此外，為了特殊的需要，已研制成多種具有特殊功能的離子交換樹(shù)脂。如螯合樹(shù)脂、氧化還原樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂等。第十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.2吸附樹(shù)脂的分類吸附樹(shù)脂目前尚無(wú)統(tǒng)一的分類方法，通常按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為以下幾類。（1）非極性吸附樹(shù)脂

指樹(shù)脂中電荷分布均勻，在分子水平上不存在正負(fù)電荷相對(duì)集中的極性基團(tuán)的樹(shù)脂。代表性產(chǎn)品為由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的吸附樹(shù)脂。

（2）中極性吸附樹(shù)脂

這類樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中存在酯基等極性基團(tuán)，樹(shù)脂具有一定的極性。第十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）極性吸附樹(shù)脂

分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基、亞砜基、腈基等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的極性大于酯基。（4）強(qiáng)極性吸附樹(shù)脂

強(qiáng)極性吸附樹(shù)脂含有極性很強(qiáng)的基團(tuán)，如吡啶、氨基等。第十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.離子交換樹(shù)脂的命名

我國(guó)前石油化學(xué)工業(yè)部于1977年7月l日正式頒布了離子交換樹(shù)脂的部頒標(biāo)準(zhǔn)HG2-884-886-76《離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品分類、命名及型號(hào)》。

這套標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，離子交換樹(shù)脂的全名由分類名稱、骨架（或基團(tuán)）名稱和基本名稱排列組成。第十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

離子交換樹(shù)脂的基本名稱為離子交換樹(shù)脂。凡分類中屬酸性的，在基本名稱前加“陽(yáng)”字；凡分類中屬堿性的，在基本名稱前加“陰”字。此外，為了區(qū)別離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品中同一類中的不同品種，在全名前必須加型號(hào)。第十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

離子交換樹(shù)脂的型號(hào)由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成

第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類；第二位數(shù)字代表骨架結(jié)構(gòu)；第三位數(shù)字為順序號(hào).

用于區(qū)別離子交換樹(shù)脂樹(shù)脂中基團(tuán)、交聯(lián)劑、致孔劑等的不同，由各生產(chǎn)廠自行掌握和制定。對(duì)凝膠型離子交換樹(shù)脂，往往在型號(hào)后面用“×”和一個(gè)阿拉伯樹(shù)脂相連，以表示樹(shù)脂的交聯(lián)度（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），

而對(duì)大孔型樹(shù)脂，則在型號(hào)前冠以字母“D”。第十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

各類離子交換樹(shù)脂的具體編號(hào)為：

001—099

強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

100—199

弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

200—299

強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂

300—399

弱堿型陰離子交換樹(shù)脂

400—499

螯合型離子交換樹(shù)脂

500—599

兩性型離子交換樹(shù)脂

600—699

氧化還原型離子交換樹(shù)脂第十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

離子交換樹(shù)脂骨架分類編號(hào)第十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

例如:D113樹(shù)脂是水處理應(yīng)用中用量很大的一種樹(shù)脂。從命名規(guī)定可知，這是—種大孔型弱酸型丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；

001×10樹(shù)脂則是指交聯(lián)度為10%的強(qiáng)酸型苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。我國(guó)有些生產(chǎn)廠在部頒標(biāo)準(zhǔn)制定前已開(kāi)始生產(chǎn)離子交換樹(shù)脂，它們自己有一套編號(hào)，已經(jīng)為人們所熟悉和接受。因此，至今尚未改名。例如:

上海樹(shù)脂廠的735樹(shù)脂，相當(dāng)于命名規(guī)定中的001樹(shù)脂；

724樹(shù)脂相當(dāng)于命名規(guī)定中的110樹(shù)脂；

717樹(shù)脂相當(dāng)于命名規(guī)定中的201樹(shù)脂等等。第十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂的功能

離子交換樹(shù)脂最主要的功能是離子交換，此外，它還具有吸附、催化、脫水等功能。吸附樹(shù)脂則以其巨大的表面積而具有優(yōu)異的吸附性為其主要功能。3.1離子交換功能

離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于多元酸和多元堿，它們可發(fā)生下列三種類型的離子交換反應(yīng)。第二十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一中和反應(yīng)：第二十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一復(fù)分解反應(yīng)：第二十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一中性鹽反應(yīng)：第二十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

從上面的反應(yīng)可見(jiàn)，所有的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂均可進(jìn)行中和反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)。僅由于交換功能基團(tuán)的性質(zhì)不同，交換能力有所不同。中性鹽反應(yīng)則僅在強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿型離子交換樹(shù)脂的反應(yīng)中發(fā)生。所有上述反應(yīng)均是平衡可逆反應(yīng)，這正是離子交換樹(shù)脂可以再生的本質(zhì)。只要控制溶液的pH值、離子濃度和溫度等因素，就可使反應(yīng)向逆向進(jìn)行，達(dá)到再生的目的。第二十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.2吸附功能吸附功能不同于離子交換功能，吸附量的大小和吸附的選擇性，決定于諸多因素，其中最主要決定于表面的極性和被吸附物質(zhì)的極性。吸附是范德華力的作用，因此是可逆的，可用適當(dāng)?shù)娜軇┗蜻m當(dāng)?shù)臏囟仁怪馕?/p>

樹(shù)脂的吸附功能隨樹(shù)脂比表面積的增大而增大。

第二十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.3脫水功能

強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的－SO3H基團(tuán)是強(qiáng)極性基團(tuán)，相當(dāng)于濃硫酸，有很強(qiáng)的吸水性。干燥的強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可用作有機(jī)溶劑的脫水劑。第二十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.4催化功能

小分子酸和堿是許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)和聚合反應(yīng)的催化劑。離子交換樹(shù)脂相當(dāng)于多元酸和多元堿，也可對(duì)許多化學(xué)反應(yīng)起催化作用。與低分子酸堿相比，離子交換樹(shù)脂催化劑具有易于分離、不腐蝕設(shè)備、不污染環(huán)境、產(chǎn)品純度高、后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。如用強(qiáng)酸型陽(yáng)離于交換樹(shù)脂可作為酯化反應(yīng)的催化劑。第二十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

除了上述幾個(gè)功能外，離子交換樹(shù)脂和大孔型吸附樹(shù)脂還具有脫色、作載體等功能。

如：利用大孔型樹(shù)脂的強(qiáng)吸附功能，將易于分解失效的催化劑AlC13等吸附在微孔中。在反應(yīng)過(guò)程中則逐步釋放出來(lái)以提高催化劑的效率。這也歸屬于樹(shù)脂的催化功能。第二十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.5離子交換樹(shù)脂和吸附樹(shù)脂的應(yīng)用3.5.1離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用（1）水處理

水處理包括水質(zhì)的軟化、水的脫鹽和高純水的制備等。水處理是離子交換樹(shù)脂最基本的用途之一。如下面是去離子水的制備裝置。第二十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）冶金工業(yè)

離子交換是冶金工業(yè)的重要單元操作之一。在鈾、釷等超鈾元素、稀土金屬、重金屬、輕金屬、貴金屬和過(guò)渡金屬的分離、提純和回收方面，離子交換樹(shù)脂均起著十分重要的作用。

第三十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）原子能工業(yè)

離子交換樹(shù)脂在原子能工業(yè)上的應(yīng)用包括核燃料的分離、提純、精制、回收等。用離子交換樹(shù)脂制備高純水，是核動(dòng)力用循環(huán)、冷卻、補(bǔ)給水供應(yīng)的唯一手段。離子交換樹(shù)脂還是原子能工業(yè)廢水去除放射性污染處理的主要方法。第三十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（4）海洋資源利用

利用離子交換樹(shù)脂，可從許多海洋生物（例如海帶）中提取碘、溴、鎂等重要化工原料。在海洋航行和海島上，用離子交換樹(shù)脂以海水制取淡水是十分經(jīng)濟(jì)和方便的。第三十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（5）化學(xué)工業(yè)

離子交換樹(shù)脂在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)上已經(jīng)和蒸餾、結(jié)晶、萃取和過(guò)濾一樣，成為重要的單元操作，普遍用于多種無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物的分離、提純，濃縮和回收等。離子交換樹(shù)脂用作化學(xué)反應(yīng)催化劑，可大大提高催化效率，簡(jiǎn)化后處理操作，避免設(shè)備的腐蝕。第三十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（6）食品工業(yè)

離子交換樹(shù)脂在制糖、釀酒、煙草、乳品、飲料、調(diào)味品等食品加工中都有廣泛的應(yīng)用。特別在酒類生產(chǎn)中，利用離子交換樹(shù)脂改進(jìn)水質(zhì)、進(jìn)行酒的脫色、去渾、去除酒中的酒石酸、水楊酸等雜質(zhì)，提高酒的質(zhì)量。

第三十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（7）醫(yī)藥衛(wèi)生

離子交換樹(shù)脂在醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)中被大量應(yīng)用。如在藥物生產(chǎn)中用于藥劑的脫鹽、吸附分離、提純、脫色、中和及中草藥有效成分的提取等。離子交換樹(shù)脂本身可作為藥劑內(nèi)服，具有解毒、緩瀉、去酸等功效，可用于治療胃潰瘍、促進(jìn)食欲、去除腸道放射物質(zhì)等。

對(duì)于外敷藥劑，用離子交換樹(shù)脂粉末可配制軟膏、粉劑及嬰兒護(hù)膚用品，用以吸除傷口毒物和作為解毒藥劑。第三十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

將各種藥物吸附在離子交換樹(shù)脂上，可有效地控制藥物釋放速率，延長(zhǎng)藥效，減少服藥次數(shù)。離子交換樹(shù)脂還是醫(yī)療診斷、藥物分析檢定的重要藥劑，如血液成分分析、胃液檢定、藥物成分分析等。具有檢測(cè)速度快、干擾少等優(yōu)點(diǎn)。第三十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（8）環(huán)境保護(hù)

離子交換樹(shù)脂在廢水，廢氣的濃縮、處理、分離、回收及分析檢測(cè)上都有重要應(yīng)用，已普遍用于電鍍廢水、造紙廢水、礦冶廢水、生活污水，影片洗印廢水、工業(yè)廢氣等的治理。第三十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

如電鍍廢水中含有大量有毒的金屬氰化物，如Fe(CN)63-，F(xiàn)e(CN)64-等，用抗有機(jī)污染力強(qiáng)的聚丙烯酰胺系陰離子交換樹(shù)脂處理后，可使金屬氰化物的含量降至10ppm以下。第三十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.5.2吸附樹(shù)脂的應(yīng)用

（1）有機(jī)物的分離

由于吸附樹(shù)脂具有巨大的比表面，不同的吸附樹(shù)脂有不同的極性，所以可用來(lái)分離有機(jī)物。例如，含酚廢水中酚的提取，有機(jī)溶液的脫色等等。

（2）在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用吸附樹(shù)脂可作為血液的清洗劑。這方面的應(yīng)用研究正在開(kāi)展，已有搶救安眠藥中毒病人的成功例子。第四十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）藥物的分離提取

在紅霉索、絲裂霉素、頭孢菌素等抗菌素的提取中，已采用吸附樹(shù)脂提取法。由于吸附樹(shù)脂不受溶液pH值的影響，不必調(diào)整抗菌素發(fā)酵液的pH值，因此不會(huì)造成酸、堿對(duì)發(fā)酵液活性的破壞。

用吸附樹(shù)脂對(duì)中草藥中有效成分的提取研究工作正在開(kāi)展，在人參皂甙、絞股蘭、甜葉菊等的提取中已取得卓著的成績(jī)。第四十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（4）在制酒工業(yè)中的應(yīng)用

吸附樹(shù)脂可選擇性地吸附酒中分子較大或極性較強(qiáng)的物質(zhì)，較小或極性軟弱的分子不被吸附而存留。如棕櫚酸乙酯、油酸乙酯和亞油酸乙酯等分子較大的物質(zhì)被吸附，而已酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等相對(duì)分子質(zhì)量較小的香味物質(zhì)不被吸附而存留，達(dá)到分離、純化的目的。第四十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

思考題1.離子交換樹(shù)脂的類型,大孔型離子交換樹(shù)脂是如何制備的,其結(jié)構(gòu)與性能與凝膠型樹(shù)脂相比有什么特點(diǎn)?2.從離子交換樹(shù)脂的功能分析其可能的用途?3.分析影響離子交換樹(shù)脂性能的主要因素?第四十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一二、高分子功能膜第四十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜分離-半透膜指一類可以讓小分子物質(zhì)透過(guò)而大分子物質(zhì)不能通過(guò)的薄膜的總稱例如：細(xì)胞膜、膀胱膜、腸衣等第四十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一終端過(guò)濾第四十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一錯(cuò)流過(guò)濾（CrossFiltration）第四十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第四十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一在啤酒工業(yè)中應(yīng)用第五十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一常見(jiàn)的分離方法篩分過(guò)濾萃取離心蒸餾重結(jié)晶柱層析膜分離色譜分離離子交換對(duì)于高層次的分離，如分子尺寸的分離、生物體組分的分離等，采用常規(guī)的分離方法是難以實(shí)現(xiàn)的，或達(dá)不到精度，或需要損耗極大的能源而無(wú)實(shí)用價(jià)值。第五十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜分離的特點(diǎn)

具有選擇分離功能的高分子材料的出現(xiàn)，使上述的分離問(wèn)題迎刃而解。膜分離過(guò)程的主要特點(diǎn)是：以具有選擇透過(guò)性的膜作為分離的手段，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分子尺寸的分離和混合物組分的分離。膜分離過(guò)程的推動(dòng)力有：壓力差、濃度差、和電位差等第五十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一例如：果汁、酒的消毒與澄清澄清果蔬汁加工工藝超濾第五十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一茶飲料的制備第五十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一二、膜分離過(guò)程1）過(guò)濾分離

利用組分分子的大小和性質(zhì)差別所表現(xiàn)出透過(guò)膜的速率差別，達(dá)到組分的分離。屬于過(guò)濾式膜分離的有

超濾（Ultrafiltration,UF，孔徑0.1~1um）、微濾(Microfiltration,MF,孔徑1~100nm)、納濾(Nanofiltration,NF，孔徑0.5~5nm)等；第五十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一反滲透（Reverseosmosis）在膜的兩邊造成一個(gè)壓力差，并使其大于滲透壓，就會(huì)發(fā)生溶劑倒流，使?jié)舛容^高的溶液進(jìn)一步濃縮選擇吸附，溶解-擴(kuò)散機(jī)理第五十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（0.2nm）Na+0.37nm第六十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一過(guò)濾式膜分離第六十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2）滲析式膜分離

料液中的某些溶質(zhì)或離子在濃度差、電位差的推動(dòng)下，透過(guò)膜進(jìn)入接受液中，從而被分離出去。屬于滲析式膜分離的有滲析和電滲析等。

電滲析（electrodialysis）在電場(chǎng)中交替裝配的陰離子和陽(yáng)離子交換膜，在電場(chǎng)中形成一個(gè)個(gè)隔室使溶液中的離子有選擇地分離或富集第六十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一電滲析過(guò)程第六十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一++++++陽(yáng)極－－－－－－陰極Cl-Na＋陽(yáng)膜陽(yáng)極室Cl-Cl-Cl-Na＋Na＋Cl-Na＋Na＋Cl-Cl-Na＋Na＋濃縮室淡化室濃縮室陰極室陰膜陽(yáng)膜陰膜注意：離子交換膜的作用并不是起離子交換的作用，而是起離子選擇透過(guò)性作用。第六十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一海水的淡化第六十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

液膜與料液和接受液互不混溶，液液兩相通過(guò)液膜實(shí)現(xiàn)滲透，類似于萃取和反萃取的組合。溶質(zhì)從料液進(jìn)入液膜相當(dāng)于萃取，溶質(zhì)再?gòu)囊耗みM(jìn)入接受液相當(dāng)于反萃取。3）液膜分離第六十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一4）氣體透過(guò)利用微孔或無(wú)孔膜進(jìn)行氣體分離，主要是溶解-擴(kuò)散過(guò)程第六十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第六十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一成本低能耗少效率高無(wú)污染可回收利用有用物質(zhì)三、膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)特別適用于性質(zhì)相似組分同分異構(gòu)體組分熱敏性組分生物物質(zhì)組分第六十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一四、膜分離技術(shù)的應(yīng)用

化工、環(huán)保、食品、醫(yī)藥、電子、電力、冶金、輕紡、海水淡化等領(lǐng)域廣泛使用第七十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一海水過(guò)濾沉降鈉離子交換柱去除高價(jià)陽(yáng)離子逆滲透濃水淡水第七十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一海水過(guò)濾沉降納濾逆滲透濃水閃蒸建議的新的工藝路線淡水淡水鹽第七十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一反滲透純水設(shè)備第七十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1748年，耐克特（A.Nelkt）發(fā)現(xiàn)水能自動(dòng)地?cái)U(kuò)散到裝有酒精的豬膀胱內(nèi)開(kāi)創(chuàng)了膜滲透的研究。1846年，Schonbem硝酸纖維制備微濾膜1861年，施密特（A.Schmidt）微孔過(guò)濾膜用比濾紙孔徑更小的棉膠膜或賽璐酚膜過(guò)濾，在溶液側(cè)施加壓力，使膜的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，即可分離溶液中的細(xì)菌、蛋白質(zhì)、膠體等微小粒子五、膜分離技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史第七十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1935年，Teorell離子交換膜用于海水濃縮制鹽1961年，米切利斯（A.S.Michealis）等人用各種比例的酸性和堿性的高分子電介質(zhì)混合物以水-丙酮-溴化鈉為溶劑，制成了可截留不同分子量的膜，這種膜是真正的超過(guò)濾膜。美國(guó)Amicon公司首先將這種膜商品化。第七十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一50年代初，為從海水或苦咸水中獲取淡水，開(kāi)始了反滲透膜的研究。1967年，DuPont公司研制成功了以尼龍-66為主要組分的中空纖維反滲透膜組件。同一時(shí)期，丹麥DDS公司研制成功平板式反滲透膜組件。反滲透膜開(kāi)始工業(yè)化。第七十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.按膜的材料分類

表6-1膜材料的分類類別膜材料舉例纖維素酯類纖維素衍生物類醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等非纖維素酯類聚砜類聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亞)胺類聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亞胺等聚酯、烯烴類滌綸，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)類聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他殼聚糖，聚電解質(zhì)等六、高分子功能膜的分類第七十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.按膜的分離原理及適用范圍分類根據(jù)分離膜的分離原理和推動(dòng)力的不同，可將其分為微孔膜、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。3.按膜斷面的物理形態(tài)分類根據(jù)分離膜斷面的物理形態(tài)不同，可將其分為對(duì)稱膜，不對(duì)稱膜、復(fù)合膜、平板膜、管式膜、中空纖維膜等。第七十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第七十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一非對(duì)稱性膜微孔對(duì)稱性膜第八十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

分離膜的基本功能是從物質(zhì)群中有選擇地透過(guò)或輸送特定的物質(zhì)，如顆粒、分子、離子等。或者說(shuō)，物質(zhì)的分離是通過(guò)膜的選擇性透過(guò)實(shí)現(xiàn)的。幾種主要的膜分離過(guò)程及其傳遞機(jī)理如表6-2所示。七、膜分離過(guò)程的類型第八十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一表6-2幾種主要分離膜的分離過(guò)程膜過(guò)程推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)物截留物膜類型微濾壓力差顆粒大小形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒纖維多孔膜超濾壓力差分子特性大小形狀水、溶劑小分子膠體和超過(guò)截留分子量的分子非對(duì)稱性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一價(jià)離子、多價(jià)離子有機(jī)物復(fù)合膜反滲透壓力差溶劑的擴(kuò)散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽非對(duì)稱性膜復(fù)合膜第八十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜過(guò)程推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)物截留物膜類型滲析濃度差溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞低分子量物、離子溶劑非對(duì)稱性膜電滲析電位差電解質(zhì)離子的選擇傳遞電解質(zhì)離子非電解質(zhì)，大分子物質(zhì)離子交換膜氣體分離壓力差氣體和蒸汽的擴(kuò)散滲透氣體或蒸汽難滲透性氣體或蒸汽均相膜、復(fù)合膜，非對(duì)稱膜滲透蒸發(fā)壓力差選擇傳遞易滲溶質(zhì)或溶劑難滲透性溶質(zhì)或溶劑均相膜、復(fù)合膜，非對(duì)稱膜液膜分離濃度差反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散傳遞雜質(zhì)溶劑乳狀液膜支撐液膜續(xù)上表第八十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一八、膜材料及膜的制備膜材料

用作分離膜的材料包括天然的和人工合成的有機(jī)高分子材料和無(wú)機(jī)材料。原則上講，凡能成膜的高分子材料和無(wú)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)。第八十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

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。從品種來(lái)說(shuō)，已有成百種以上的膜被制備出來(lái)，其中約40多種已被用于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中。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(jiàn)纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位。第八十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.纖維素酯類膜材料

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：第八十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

從結(jié)構(gòu)上看，每個(gè)葡萄糖單元上有三個(gè)羥基。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+(CH3CO)2O＝C6H7O2(OCOCH3)2+H2OC6H7O2+3(CH3CO)2O＝C6H7O2(OCOCH3)3+2CH2COOH

醋酸纖維素是當(dāng)今最重要的膜材料之一。第八十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第八十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.非纖維素酯類膜材料（1）非纖維素酯類膜材料的基本特性①分子鏈中含有親水性的極性基團(tuán)；②主鏈上應(yīng)有苯環(huán)、雜環(huán)等剛性基團(tuán)，使之有高的抗壓密性和耐熱性；③化學(xué)穩(wěn)定性好；④具有可溶性；常用于制備分離膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香雜環(huán)聚合物和離子聚合物等。第八十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）主要的非纖維素酯類膜材料

（i）聚砜類

聚砜結(jié)構(gòu)中的特征基團(tuán)為，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。聚砜類樹(shù)脂常用的制膜溶劑有：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜等。第九十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

聚砜類樹(shù)脂具有良好的化學(xué)、熱學(xué)和水解穩(wěn)定性，強(qiáng)度也很高，pH值適應(yīng)范圍為1～13，最高使用溫度達(dá)120℃，抗氧化性和抗氯性都十分優(yōu)良。因此已成為重要的膜材料之一。這類樹(shù)脂中，目前的代表品種有：第九十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第九十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

（ii）聚酰胺類早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龍-66等制成的中空纖維膜。這類產(chǎn)品對(duì)鹽水的分離率在80％～90％之間，但透水率很低，僅0.076ml/cm2·h。以后發(fā)展了芳香族聚酰胺，用它們制成的分離膜，

pH適用范圍為3～11，分離率可達(dá)99.5％（對(duì)鹽水），透水速率為0.6ml/cm2·h。長(zhǎng)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(duì)水中的游離氯有較高要求。第九十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

DuPont公司生產(chǎn)的DP-I型膜即為由此類膜材料制成的，它的合成路線如下式所示：第九十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

類似結(jié)構(gòu)的芳香族聚酰胺膜材料還有：第九十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

（iii）芳香雜環(huán)類

①聚苯并咪唑類如由美國(guó)Celanese公司研制的PBI膜即為此種類型。這種膜材料可用以下路線合成：第九十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

②聚苯并咪唑酮類

這類膜的代表是日本帝人公司生產(chǎn)的PBLL膜，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為：

這種膜對(duì)0.5％NaCl溶液的分離率達(dá)90％～95％，并有較高的透水速率。第九十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

③聚酰亞胺類聚酰亞胺具有很好的熱穩(wěn)定性和耐有機(jī)溶劑能力，因此是一類較好的膜材料。例如，下列結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺膜對(duì)分離氫氣有很高的效率。第九十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

其中，Ar為芳基，對(duì)氣體分離的難易次序如下：H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8易難聚酰亞胺溶解性差，制膜困難，因此開(kāi)發(fā)了可溶性聚酰亞胺，其結(jié)構(gòu)為：第九十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

（iv）離子性聚合物離子性聚合物可用于制備離子交換膜。與離子交換樹(shù)脂相同，離子交換膜也可分為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子膜、弱酸型陽(yáng)離子膜、強(qiáng)堿型陰離子膜和弱堿型陰離子膜等。在淡化海水的應(yīng)用中，主要使用的是強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換膜。

磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的兩種離子聚合物膜。第一百頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第一百零一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

（v）乙烯基聚合物用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/苯乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。第一百零二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜的制備

膜的制備工藝對(duì)分離膜的性能十分重要。同樣的材料，由于不同的制作工藝和控制條件，其性能差別很大。合理的、先進(jìn)的制膜工藝是制造優(yōu)良性能分離膜的重要保證。目前，國(guó)內(nèi)外的制膜方法很多，其中最實(shí)用的是相轉(zhuǎn)化法（流涎法和紡絲法）和復(fù)合膜化法。第一百零三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜分離裝置1）平板式用于UF的板框系統(tǒng)第一百零四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一進(jìn)水透過(guò)水濃縮水耐壓容器透水板半透膜板框式膜組件工作過(guò)程示意圖特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積比管式的小。缺點(diǎn)：裝卸復(fù)雜，單位體積膜表面積小。第一百零五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一密封密封密封2）螺旋卷式膜組件一個(gè)膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層第一百零六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜葉透水網(wǎng)狀材料透過(guò)水濃水進(jìn)水螺旋卷式膜組件組合示意圖第一百零七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一第一百零八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜組件的組裝示意圖進(jìn)水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過(guò)液濃縮液第一百零九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置第一百一十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一3）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維外徑50―200m，內(nèi)徑2542m。將數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)根中空纖維制成膜束，膜束外側(cè)覆以保護(hù)性格網(wǎng)，內(nèi)部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹(shù)脂加固。將其一端切斷，使纖維膜呈開(kāi)口狀，并在這一側(cè)放置多孔支撐板。將整個(gè)膜束裝在耐壓筒內(nèi)。第一百一十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

進(jìn)水濃水透過(guò)水多孔進(jìn)水管濃水出口淡水出口密封中空纖維膜外徑50－200μ內(nèi)徑25－42μ密封耐壓容器中空纖維反滲透組件簡(jiǎn)圖第一百一十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一膜斷面圖

第一百一十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

典型的膜分離技術(shù)有微孔過(guò)濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、滲析(D)、電滲析(ED)、液膜(LM)及滲透蒸發(fā)(PV)等，下面分別介紹之。9.1微孔過(guò)濾技術(shù)1.微孔過(guò)濾和微孔膜的特點(diǎn)微孔過(guò)濾技術(shù)始于十九世紀(jì)中葉，是以靜壓差為推動(dòng)力，利用篩網(wǎng)狀過(guò)濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程。實(shí)施微孔過(guò)濾的膜稱為微孔膜。九、典型的膜分離技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域第一百一十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

微孔膜是均勻的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右，過(guò)濾粒徑在0.025～10μm之間，操作壓在0.01～0.2MPa。到目前為止，國(guó)內(nèi)外商品化的微孔膜約有13類，總計(jì)400多種。

微孔膜的主要優(yōu)點(diǎn)為：

①孔徑均勻，過(guò)濾精度高。能將液體中所有大于制定孔徑的微粒全部截留；

②孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度為107孔/cm2，微孔體積占膜總體積的70％～80％。由于膜很薄，阻力小，其過(guò)濾速度較常規(guī)過(guò)濾介質(zhì)快幾十倍；第一百一十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

③無(wú)吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～150μm之間，因而吸附量很少，可忽略不計(jì)。

④無(wú)介質(zhì)脫落。微孔膜為均一的高分子材料，過(guò)濾時(shí)沒(méi)有纖維或碎屑脫落，因此能得到高純度的濾液。

微孔膜的缺點(diǎn)：

①顆粒容量較小，易被堵塞；

②使用時(shí)必須有前道過(guò)濾的配合，否則無(wú)法正常工作。第一百一十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.微孔過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

微孔過(guò)濾技術(shù)目前主要在以下方面得到應(yīng)用：（1）微粒和細(xì)菌的過(guò)濾?？捎糜谒母叨葍艋?、食品和飲料的除菌、藥液的過(guò)濾、發(fā)酵工業(yè)的空氣凈化和除菌等。（2）微粒和細(xì)菌的檢測(cè)。微孔膜可作為微粒和細(xì)菌的富集器，從而進(jìn)行微粒和細(xì)菌含量的測(cè)定。第一百一十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）氣體、溶液和水的凈化。大氣中懸浮的塵埃、纖維、花粉、細(xì)菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固體顆粒和微生物，都可借助微孔膜去除。（4）食糖與酒類的精制。微孔膜對(duì)食糖溶液和啤、黃酒等酒類進(jìn)行過(guò)濾，可除去食糖中的雜質(zhì)、酒類中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的純度和酒類產(chǎn)品的清澈度，延長(zhǎng)存放期。由于是常溫操作，不會(huì)使酒類產(chǎn)品變味。第一百一十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（5）藥物的除菌和除微粒。以前藥物的滅菌主要采用熱壓法。但是熱壓法滅菌時(shí)，細(xì)菌的尸體仍留在藥品中。而且對(duì)于熱敏性藥物，如胰島素、血清蛋白等不能采用熱壓法滅菌。對(duì)于這類情況，微孔膜有突出的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)微孔膜過(guò)濾后，細(xì)菌被截留，無(wú)細(xì)菌尸體殘留在藥物中。常溫操作也不會(huì)引起藥物的受熱破壞和變性。許多液態(tài)藥物，如注射液、眼藥水等，用常規(guī)的過(guò)濾技術(shù)難以達(dá)到要求，必須采用微濾技術(shù)。第一百一十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.超濾和超濾膜的特點(diǎn)超濾技術(shù)始于1861年，其過(guò)濾粒徑介于微濾和反滲透之間，約5～10nm，在0.1～0.5MPa的靜壓差推動(dòng)下截留各種可溶性大分子，如多糖、蛋白質(zhì)、酶等相對(duì)分子質(zhì)量大于500的大分子及膠體，形成濃縮液，達(dá)到溶液的凈化、分離及濃縮目的。超濾技術(shù)的核心部件是超濾膜，分離截留的原理為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過(guò)膜上的微孔，而大于孔徑的微粒則被截留。膜上微孔的尺寸和形狀決定膜的分離效率。9.2超濾技術(shù)第一百二十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

超濾膜均為不對(duì)稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。超濾膜的結(jié)構(gòu)一般由三層結(jié)構(gòu)組成。即最上層的表面活性層，致密而光滑，厚度為0.1～1.5μm，其中細(xì)孔孔徑一般小于10nm；中間的過(guò)渡層，具有大于10nm的細(xì)孔，厚度一般為1～10μm；最下面的支撐層，厚度為50～250μm，具有50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。膜的分離性能主要取決于表面活性層和過(guò)度層。第一百二十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

中空纖維狀超濾膜的外徑為0.5～2μm。特點(diǎn)是直徑小，強(qiáng)度高，不需要支撐結(jié)構(gòu)，管內(nèi)外能承受較大的壓力差。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜的內(nèi)表面積很大，能有效提高滲透通量。制備超濾膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纖維素等。超濾膜的工作條件取決于膜的材質(zhì)，如醋酸纖維素超濾膜適用于pH=3～8，三醋酸纖維素超濾膜適用于pH=2～9，芳香聚酰胺超濾膜適用于pH=5～9，溫度0～40℃，而聚醚砜超濾膜的使用溫度則可超過(guò)100℃。第一百二十二頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.超濾膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域超濾膜的應(yīng)用也十分廣泛，在作為反滲透預(yù)處理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽(yáng)極電泳漆和陰極電泳漆的生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水的制備、工業(yè)廢水的處理等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。超濾技術(shù)主要用于含分子量500～500,000的微粒溶液的分離，是目前應(yīng)用最廣的膜分離過(guò)程之一，它的應(yīng)用領(lǐng)域涉及化工、食品、醫(yī)藥、生化等。主要可歸納為以下方面。第一百二十三頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）純水的制備。超濾技術(shù)廣泛用于水中的細(xì)菌、病毒和其他異物的除去，用于制備高純飲用水、電子工業(yè)超凈水和醫(yī)用無(wú)菌水等。（2）汽車、家具等制品電泳涂裝淋洗水的處理。汽車、家具等制品的電泳涂裝淋洗水中常含有1％～2％的涂料（高分子物質(zhì)），用超濾裝置可分離出清水重復(fù)用于清洗，同時(shí)又使涂料得到濃縮重新用于電泳涂裝。（3）食品工業(yè)中的廢水處理。在牛奶加工廠中用超濾技術(shù)可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。第一百二十四頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一（4）果汁、酒等飲料的消毒與澄清。應(yīng)用超濾技術(shù)可除去果汁的果膠和酒中的微生物等雜質(zhì)，使果汁和酒在凈化處理的同時(shí)保持原有的色、香、味，操作方便，成本較低。（5）在醫(yī)藥和生化工業(yè)中用于處理熱敏性物質(zhì)，分離濃縮生物活性物質(zhì)，從生物中提取藥物等。（6）造紙廠的廢水處理。第一百二十五頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一9.3反滲透技術(shù)1.反滲透原理及反滲透膜的特點(diǎn)

滲透是自然界一種常見(jiàn)的現(xiàn)象。人類很早以前就已經(jīng)自覺(jué)或不自覺(jué)地使用滲透或反滲透分離物質(zhì)。目前，反滲透技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種普遍使用的現(xiàn)代分離技術(shù)。在海水和苦咸水的脫鹽淡化、超純水制備、廢水處理等方面，反滲透技術(shù)有其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。第一百二十六頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

滲透和反滲透的原理如圖所示。如果用一張只能透過(guò)水而不能透過(guò)溶質(zhì)的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開(kāi)，水會(huì)自然地透過(guò)半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側(cè)遷移，這一現(xiàn)象稱滲透（圖a）。這一過(guò)程的推動(dòng)力是低濃度溶液中水的化學(xué)位與高濃度溶液中水的化學(xué)位之差，表現(xiàn)為水的滲透壓。隨著水的滲透，高濃度水溶液一側(cè)的液面升高，壓力增大。當(dāng)液面升高至H時(shí)，滲透達(dá)到平衡，兩側(cè)的壓力差就稱為滲透壓（圖b）。滲透過(guò)程達(dá)到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。第一百二十七頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一滲透與反滲透原理示意圖第一百二十八頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

如果在高濃度水溶液一側(cè)加壓，使高濃度水溶液側(cè)與低濃度水溶液側(cè)的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過(guò)半透膜流向低濃度水溶液側(cè)，這一過(guò)程就稱為反滲透（圖c）。反滲透技術(shù)所分離的物質(zhì)的分子量一般小于500，操作壓力為2～100MPa。用于實(shí)施反滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對(duì)稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質(zhì)分子。第一百二十九頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

制備反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。反滲透膜的分離機(jī)理至今尚有許多爭(zhēng)論，主要有氫鍵理論、選擇吸附-毛細(xì)管流動(dòng)理論、溶解擴(kuò)散理論等。第一百三十頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023年，星期一

反滲透、超濾和微孔過(guò)濾都是以壓力差為推動(dòng)力使溶劑通過(guò)膜的分離過(guò)程，它們組成了分離溶液中的離子、分子到固體微粒的三級(jí)膜分離過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，分離溶液中分子量低于500的低分子物質(zhì)，應(yīng)該采用反滲透膜；分離溶液中分子量大于500的大分子或極細(xì)的膠體粒子可以選擇超濾膜，而分離溶液中的直徑0.1～10μm的粒子應(yīng)該選微孔膜。以上關(guān)于反滲透膜、超濾膜和微孔膜之間的分界并不是十分嚴(yán)格、明確的，它們之間可能存在一定的相互重疊。反滲透與超濾、微孔過(guò)濾的比較第一百三十一頁(yè)，共一百四十一頁(yè)，編輯于2023