第六章-高分子功能膜材料課件

功能高分子材料

第六章高分子功能膜材料

2023/7/31功能高分子材料

第六章高分子功能膜材料

2023/7/31學(xué)校團(tuán)委的工作主要是做什么的呢？需要制定什么工作計(jì)劃呢？下面是美文網(wǎng)的小編為大家整理的“中學(xué)學(xué)校團(tuán)委工作計(jì)劃范文”，僅供參考，希望對大家有幫助，歡迎閱讀！中學(xué)學(xué)校團(tuán)委工作計(jì)劃范文【1】一、指導(dǎo)思想結(jié)合我校本學(xué)年的工作中心，從實(shí)際出發(fā)，切實(shí)開展我校團(tuán)的工作。以加強(qiáng)團(tuán)員隊(duì)伍建設(shè)，增強(qiáng)團(tuán)員意識，調(diào)動團(tuán)干部積極性，增加團(tuán)組織的凝聚力，促進(jìn)團(tuán)組織自身建設(shè)，更好地發(fā)揮共青團(tuán)組織的作用，為學(xué)校的發(fā)展和學(xué)生的進(jìn)步創(chuàng)造良好的空間。二、工作目標(biāo)全面提高我校團(tuán)員、青少年學(xué)生的自身素質(zhì)提高青年團(tuán)員、教師的道德水平與師德修養(yǎng)，規(guī)范教育教學(xué)行為活躍校園文化。1、按照學(xué)校中心工作開展行之有效的活動提高團(tuán)員的綜合素質(zhì)發(fā)揮團(tuán)員的先鋒帶頭作用。2、抓好團(tuán)員學(xué)生的思想道德建設(shè)特別是做好團(tuán)員榜樣性教育工作。3、切實(shí)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)自身建設(shè)。4、繼續(xù)抓好團(tuán)隊(duì)常規(guī)工作進(jìn)一步創(chuàng)新工作思路。三、工作要點(diǎn)1、加強(qiáng)組織建設(shè)提高組織能力完善“團(tuán)委——團(tuán)支部——團(tuán)員”的管理體系強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)配備好團(tuán)支部的領(lǐng)導(dǎo)班子讓我校共青團(tuán)工作充滿蓬勃生機(jī)和活力使團(tuán)委工作能有序有效的進(jìn)行。2、團(tuán)員注冊完善組織結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容一高分子功能膜分類二高分子功能膜制備方法三膜分離過程四膜過程和其他化工過程的聯(lián)用膜分離過程應(yīng)用其他功能膜2023/7/31學(xué)校團(tuán)委的工作主要是做什么的呢？需要制定什么工作計(jì)劃呢？2高分子功能膜定義高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，也是具有特殊傳質(zhì)功能的高分子材料，通常稱為分離膜，也稱功能膜。用膜分離物質(zhì)一般不發(fā)生相變、不耗費(fèi)相變能，同時具有較好的選擇性，且膜把產(chǎn)物分在兩側(cè)，很容易收集，是一種能耗低，效率高的分離材料，從功能上來說，高分子分離膜具有物質(zhì)分離、識別物質(zhì)，能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)轉(zhuǎn)化等功能。利用其在不同條件下顯出的特殊性質(zhì)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

2023/7/31高分子功能膜定義高分子功能膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材3一、高分子功能膜分類

混合物分離膜使用功能劃分藥物釋放緩釋膜分隔作用保護(hù)膜氣體分離膜高液體分離膜分根據(jù)被分離物質(zhì)性質(zhì)固體分離膜子離子分離膜功微生物分離膜能被分離物質(zhì)粒度大小超細(xì)濾膜、超濾膜、微濾膜膜熔融拉伸膜

沉積膜膜形成過程溶劑注膜界面膜動態(tài)形成膜密度膜根據(jù)膜性質(zhì)相變形成膜乳化膜多孔膜

2023/7/31一、高分子功能膜分類4

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2023/7/31按膜的材料分類

表6—1膜材料的分類5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。從品種來說，已有成百種以上的膜被制備出來，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％，可見纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位。2023/7/31目前，實(shí)用的有機(jī)高分子膜材料有：纖維素酯類、61.纖維素酯類膜材料纖維素是由幾千個椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過1,4—β—甙鏈連接起來的天然線性高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為：2023/7/311.纖維素酯類膜材料2023/7/317從結(jié)構(gòu)上看，每個葡萄糖單元上有三個羥基。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+2CH2COOH2023/7/31從結(jié)構(gòu)上看，每個葡萄糖單元上有三個羥基。2082.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。2023/7/312.非纖維素酯類膜材料2023/7/319（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。2023/7/31（2）主要的非纖維素酯類膜材料2023/7/31102023/7/312023/7/3111

（ii）聚酰胺類早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龍—4、尼龍—66等制成的中空纖維膜。這類產(chǎn)品對鹽水的分離率在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％（對鹽水），透水速率為0.6ml/cm2·h。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。2023/7/31（ii）聚酰胺類2023/7/3112

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：2023/7/31DuPont公司生產(chǎn)的DP—I型膜即為由此13

類似結(jié)構(gòu)的芳香族聚酰胺膜材料還有：2023/7/31類似結(jié)構(gòu)的芳香族聚酰胺膜材料還有：2023/14

（iii）芳香雜環(huán)類

①聚苯并咪唑類如由美國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：2023/7/31（iii）芳香雜環(huán)類2023/7/3115②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0.5％NaCl溶液的分離率達(dá)90％～95％，并有較高的透水速率。2023/7/31②聚苯并咪唑酮類2023/7/3116

③聚吡嗪酰胺類這類膜材料可用界面縮聚方法制得，反應(yīng)式為：2023/7/31③聚吡嗪酰胺類2023/7/3117

④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)的聚酰亞胺膜對分離氫氣有很高的效率。2023/7/31④聚酰亞胺類2023/7/3118其中，Ar為芳基，對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，因此開發(fā)了可溶性聚酰亞胺，其結(jié)構(gòu)為：2023/7/31其中，Ar為芳基，對氣體分離的難易次序如下：19

（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。2023/7/31（v）乙烯基聚合物2023/7/3120二膜分離機(jī)理過篩和溶解-擴(kuò)散

多孔膜的分離機(jī)理主要是過篩原理，依膜表面平均孔徑的大小而區(qū)分為微濾（0.1-10?）、超濾（2-100?）、納濾（0.5-5?），以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶質(zhì)分子。多孔膜表面的孔徑有一定的分布，其分布寬度與制膜技術(shù)有關(guān)而成為分離膜質(zhì)量的一個重要標(biāo)志。一般來說，分離膜的平均孔徑要大于被截留的溶質(zhì)分子的分子尺寸。這是由于親水性的多孔膜表面吸附有活動性、相對較小的水分子層而使有效孔徑相應(yīng)變小，這種效應(yīng)孔徑愈小愈顯著。表面荷電的多孔膜可以在表面吸附一層以上的對離子，因而荷點(diǎn)膜的有效孔徑比一般多孔膜更小。2023/7/31二膜分離機(jī)理過篩和溶解-擴(kuò)散多孔膜的分離21密度膜的分離機(jī)理

在膜分離技術(shù)中通常將孔徑小于1?的膜稱為密度膜。這樣的膜的分離或傳質(zhì)機(jī)理不同于多孔膜的篩分機(jī)理，而是溶解--擴(kuò)散。即在膜上游的溶質(zhì)（溶液中）分子或氣體分子（吸附）溶解于高分子膜界面、按擴(kuò)散定律通經(jīng)膜層、在下游界面脫溶溶解速率取決于該溫度下小分子在膜中的溶解度，而擴(kuò)散率則按Fick擴(kuò)散定律進(jìn)行。

一般認(rèn)為，小分子在聚合物的擴(kuò)散是由高聚物分子鏈段熱運(yùn)動的構(gòu)象變化引起所含自由體積在各瞬間的變化而跳躍式進(jìn)行的，因而小分子在橡膠態(tài)中擴(kuò)散率比在玻璃態(tài)中的擴(kuò)散率快，自由體積愈大擴(kuò)散率愈快，升高溫度可以增加分子鏈段的運(yùn)動而加速擴(kuò)散速率，但相應(yīng)不同小分子的選擇透過性則隨之降低。

2023/7/31密度膜的分離機(jī)理在膜分離技術(shù)中通常將孔徑小于1?的22三、分離膜制備方法相轉(zhuǎn)換法粉末燒結(jié)多孔膜制備拉伸致孔法熱致相分離法核徑跡法鋁陽極氧化多孔氧化鋁膜制備方法溶劑涂層揮發(fā)法 致密膜的制備水面擴(kuò)展揮發(fā)法支撐膜加涂層復(fù)合膜的制備支撐膜加水面擴(kuò)展連續(xù)超薄膜界面縮聚法在位制備復(fù)合膜2023/7/31三、分離膜制備方法23四、膜分離過程膜分離過程分為：

多孔膜用于混合物水的分離：滲析、微濾、超濾、納濾、親和膜等。依所用膜分為

致密膜用于電滲析（ED）、逆滲析、氣體分離、滲透汽化、蒸汽滲透等過程2023/7/31四、膜分離過程膜分離過程分為：2023/7/3124

4.1透析與電滲析

透析透析是最早發(fā)明的膜分離過程。此法效率低，速度慢，處理量小。人工腎膜材料由丙烯酸酯類、聚砜、聚丙烯腈、聚苯醚(PPO)等.

電滲析正負(fù)離子在電場驅(qū)動下分別向與之對應(yīng)的電極遷移,速度快,加入有陰陽離子交換膜組成的膜對,即可使離子通過交換膜而實(shí)現(xiàn)溶液中的離子的脫除.用于苦咸水淡化、濃鹽水制鹽、除去果汁中有機(jī)酸.

2023/7/314.1透析與電滲析2023/7/31254.1透析與電滲析利用偶極膜的電滲析過程將陽離子膜與陰離子膜復(fù)合或在膜的兩側(cè)分別引入陰陽離子交換基團(tuán)即可得到偶極膜。偶極膜中的水分子在直流電場中被電解成了H-、OH+，分別向陰陽極遷移。近年來將離子交換樹脂與電滲析過程結(jié)合的連續(xù)去離子技術(shù)（CDI）且不斷改進(jìn)提高水電阻（達(dá)到18M.cm）和處理量(250-350L/min).

2023/7/314.1透析與電滲析利用偶極膜的電滲析過程2023/7/3126

離子交換膜的工作原理電滲析在鹽的水溶液（如氯化鈉溶液）中置入陰、陽兩個電極，并施加電場，則溶液中的陽離子將移向陰極，陰離子則移向陽極，這一過程稱為電泳。如果在陰、陽兩電極之間插入一張離子交換膜（陽離子交換膜或陰離子交換膜），則陽離子或陰離子會選擇性地通過膜，這一過程就稱為電滲析。2023/7/31離子交換膜的工作原理2023/7/3127電滲析的核心是離子交換膜。在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮及鈍化；也可通過電滲析實(shí)現(xiàn)鹽的電解，制備氯氣和氫氧化鈉等。圖6—2為用于食鹽生產(chǎn)的電滲析器的示意圖。2023/7/31電滲析的核心是離子交換膜。在直流電場的作用下28圖6—2食鹽生產(chǎn)電滲析器示意圖A：陰離子膜，K：陽離子膜；D：稀室，C：濃室2023/7/31圖6—2食鹽生產(chǎn)電滲析器示意圖2023/7/3129膜電解膜電解的基本原理可以通過NaCl水溶液的電解來說明。在兩個電極之間加上一定電壓，則陰極生成氯氣，陽極生成氫氣和氫氧化鈉。陽離子交換膜允許Na+滲透進(jìn)入陽極室，同時阻攔了氫氧根離子向陰極的運(yùn)動，在陽極室的反應(yīng)是：2Na++2H2O+2e=2NaOH+H2在陰極室的反應(yīng)為：2Cl－－2e=Cl22023/7/31膜電解2023/7/3130用氟代烴單極或雙極膜制備的的電滲析器已成為用于制備氫氧化鈉的主要方法，取代了其他制備氫氧化鈉的方法。如果在膜的一面涂上一層陰極的催化劑，在另一面涂一層陽極催化在這兩個電極上加上一定的電壓，則可電解水，在陽極產(chǎn)生氫氣，而在陰極產(chǎn)生氧氣。2023/7/31用氟代烴單極或雙極膜制備的的電滲析器已成為用31電滲析技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

自電滲析技術(shù)問世后，其在苦咸水淡化，飲用水及工業(yè)用水制備方面展示了巨大的優(yōu)勢。隨著電滲析理論和技術(shù)研究的深入，我國在電滲析主要裝置部件及結(jié)構(gòu)方面都有巨大的創(chuàng)新，僅離子交換膜產(chǎn)量就占到了世界的1/3。我國的電滲析裝置主要由國家海洋局杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心生產(chǎn)，現(xiàn)可提供200m3/d規(guī)模的海水淡化裝置。2023/7/31電滲析技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域2023/7/3132電滲析技術(shù)在食品工業(yè)、化工及工業(yè)廢水的處理方面也發(fā)揮著重要的作用。特別是與反滲透、納濾等精過濾技術(shù)的結(jié)合，在電子、制藥等行業(yè)的高純水制備中扮演重要角色。此外，離子交換膜還大量應(yīng)用于氯堿工業(yè)。全氟磺酸膜（Nafion）以化學(xué)穩(wěn)定性著稱，是目前為止唯一能同時耐40％NaOH和100℃溫度的離子交換膜，因而被廣泛應(yīng)用作食鹽電解制備氯堿的電解池隔膜。2023/7/31電滲析技術(shù)在食品工業(yè)、化工及工業(yè)廢水的處理方面也發(fā)33全氟磺酸膜還可用作燃料電池的重要部件。燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苄首罡叩哪茉矗赡艹蔀?1世紀(jì)的主要能源方式之一。經(jīng)多年研制，Nafion膜已被證明是氫氧燃料電池的實(shí)用性質(zhì)子交換膜，并已有燃料電池樣機(jī)在運(yùn)行。但Nafion膜價格昂貴（700美元/m2），故近年來正在加速開發(fā)磺化芳雜環(huán)高分子膜，用于氫氧燃料電池的研究，以期降低燃料電池的成本。2023/7/31全氟磺酸膜還可用作燃料電池的重要部件。燃料電34CF2=CF2+SO3OSO2

重排

O=CF2—CF2—SO2FCF2—CF2OCF2—CF2—CF3FSO2CF2CF2（OCF—CF2）nOCF—

FC=OCF3CF3

加熱FSO2CF2CF2（OCF—CF2）nOCF=

CF2CF3

（

CF2

CF2=CF2FSO2CF2CF2（OCF—CF2）nOCF—CF2CF2）CF3全氟磺化聚合物的合成線路

SO3與四氟乙烯反應(yīng)，生成產(chǎn)物與六氟環(huán)氧丙烷進(jìn)行反應(yīng)構(gòu)成全氟乙烯基醚單體。這種單體和適當(dāng)比例的四氟乙烯共聚即可得到所謂的XR樹脂。這種樹脂為原料經(jīng)熔融拉伸成膜，做成的膜經(jīng)堿性水解，在聚合物中形成具有陽離子交換能力的磺酸基團(tuán)，構(gòu)成陽離子交換分離膜。由于聚合物全氟化，故耐酸、耐堿、耐溶劑性質(zhì)大大改善

2023/7/31CF2=CF2+SO3O35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的現(xiàn)象。人類很早以前就已經(jīng)自覺或不自覺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。2023/7/31反滲透技術(shù)2023/7/3136滲透和反滲透的原理如圖6—3所示。如果用一張只能透過水而不能透過溶質(zhì)的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會自然地透過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6—3a）。這一過程的推動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，滲透達(dá)到平衡，兩側(cè)的壓力差就稱為滲透壓（圖6—3b）。滲透過程達(dá)到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。2023/7/31滲透和反滲透的原理如圖6—3所示。如果用一237圖6—3滲透與反滲透原理示意圖2023/7/31圖6—3滲透與反滲透原理示意圖2023/7/3138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半透膜流向低濃度水溶液側(cè)，這一過程就稱為反滲透（圖4—4c）。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稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質(zhì)分子。2023/7/31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394.2微濾、超濾和納濾微濾微濾的應(yīng)用在除菌，因而在飲用水處理、食品和醫(yī)藥衛(wèi)生工業(yè)中廣泛應(yīng)用。微濾膜用于果汁澄清及含膠原質(zhì)廢水處理時極易堵塞，需要頻繁回洗，采用四氟乙烯微濾膜由于堵塞層與PTFE的黏附力較低，可以很方便地用壓縮空氣反吹清除。微濾膜也用于氣體的凈化，如聚偏氟乙烯微濾膜大量用于生物發(fā)酵罐內(nèi)和醫(yī)院病室內(nèi)空氣的除塵、除菌，以及含粉體氣體（包括煙道氣）的除塵，近年來有廣泛使用荷電微濾膜進(jìn)一步提高除塵除菌效率。超濾膜乙酸纖維素、聚砜和聚丙烯腈是現(xiàn)今通用超濾膜材料。中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所曾開發(fā)氰乙基代乙酸纖維素超濾膜能抗菌。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心進(jìn)行膜防污塞和清洗的工作。

2023/7/314.2微濾、超濾和納濾微濾2023/7/31404.2微濾、超濾和納濾納濾

最初的納濾膜制備方法同逆滲透膜，實(shí)質(zhì)是用脫鹽截留率較低的芳香聚酰胺逆滲透膜，用于燃料等中等分子量的物質(zhì)（相對分子質(zhì)量為500）的截留而容許鹽和水通過。由于一方面納濾膜的水通過量遠(yuǎn)大于逆滲透膜，而納濾所用壓力也較低（1-2.5MPa）；另一方面在無機(jī)鹽類和有機(jī)中等分子量物質(zhì)的分離以及一價陰、陽和多價陰、陽離子分離的要求，促進(jìn)了納濾的發(fā)展。納濾技術(shù)為硬水軟化提供了新途徑?，F(xiàn)行工藝路線：海水過濾沉降鈉離子交換柱去除高價陽離子逆滲透淡水濃水建議新工藝路線海水過濾沉降逆滲透濃水閃蒸淡水淡水鹽海水2023/7/314.2微濾、超濾和納濾納濾海水過濾沉降鈉離子交換柱去除414.3氣體分離氣體分離膜的滲透機(jī)理是溶解-擴(kuò)散-脫溶。驅(qū)動力是壓差。氣體混合物的分離迄今得到應(yīng)用的主要是利用氣體在高分子膜材料中的擴(kuò)散速度速率不同。在研究各種膜材料對N2和CH4的透過速率時發(fā)現(xiàn)，對聚砜膜N2的透過率大于CH4的透過速率，而對硅橡膠膜相反。丁烷的透過速率比CH4還大，這只能用C1~4烴類在膜中的溶解度大來解釋，而硅橡膠則是從空氣中回收揮發(fā)性有機(jī)蒸氣（VOC）的第一個材料,還可以從天然氣甚至氮?dú)庵谢厥誄3、C4氣體。增田和東村等合成的聚三甲基硅基丙炔（PTMSP）是氣體透過速率最大的膜材料。近年有聚二苯基乙炔衍生物、聚4-甲基戊炔等膜材料。缺點(diǎn)：普遍存在物理老化問題。2023/7/314.3氣體分離氣體分離膜的滲透機(jī)理是溶解-擴(kuò)散-脫溶。驅(qū)42

4.4親和膜

隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，其下游產(chǎn)品的分離提純愈見重要。生物化學(xué)中利用親和層析法進(jìn)行分析和分離。它的原理是基于被分離物質(zhì)（如氨基酸、蛋白質(zhì)等）與含有親和基團(tuán)的樹脂（柱）選擇吸附。親和層析只能限于分離少量純物質(zhì)，難以大規(guī)模制備。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，利用含親和基團(tuán)的親和膜（一般是微濾膜）分四步即可分離出較純的物質(zhì)，即：1親和吸附；2洗滌；3脫附；4濃縮-用納濾、超濾或滲透。對具有生理活性的手性化合物藥物也可用上述方法分離。藥物的合成步驟較多，總收率很低，最終產(chǎn)物因是外消旋體，只有一半是有效藥物，因此另一半手性化合物的分離再用，有重要的經(jīng)濟(jì)價值?，F(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)的藥物，每一種手性藥物的分離再生，將有上億美元的經(jīng)濟(jì)效益。所以手性藥物的膜法分離純化已成為當(dāng)前重要研制熱點(diǎn)。2023/7/31

4.4親和膜2023/7/3143五.膜過程和其他化工分離過程的聯(lián)用利用各種膜過程聯(lián)合解決實(shí)際應(yīng)用中的問題稱為集成膜過程。膜過程和其他化工過程的聯(lián)合也叫雜化膜過程，它代表了膜過程應(yīng)用發(fā)展的新趨勢，不是單純地去取代舊的化工過程，而是與其他化工過程聯(lián)合，各取所長，發(fā)揮綜合優(yōu)勢。4.1膜萃取在一般液-液萃取過程中需要攪拌使液滴分散。增加萃取界面面積，這就增加了動力消耗。如在多孔膜兩側(cè)流過被萃取相和萃取相，則可以經(jīng)過微孔進(jìn)行萃?。蝗绻麑⑤腿∠喙潭ㄔ诙嗫啄ぶ?，一側(cè)流過被萃取相，另一側(cè)流過反萃相，則萃取和反萃將可同時連續(xù)進(jìn)行。4.2膜蒸餾用憎水多孔膜分割水溶液，以溫差作為驅(qū)動力，可使水分子不透過膜而水蒸氣分子能在蒸氣壓差驅(qū)動下透過膜冷凝2023/7/31五.膜過程和其他化工分離過程的聯(lián)用利用各種膜過程聯(lián)合解決實(shí)際44而達(dá)到蒸餾的目的。蒸餾不必在水的沸點(diǎn)進(jìn)行，因而可以利用太陽能、溫泉、鍋爐和柴油機(jī)等的冷卻用水等熱源，達(dá)到從海水或苦水制取蒸餾水的目的。如同時在下游側(cè)減壓，則為減壓膜蒸餾，可以提高產(chǎn)水速率。減壓膜蒸餾也可用于果汁的濃縮，避免高溫濃縮時風(fēng)味的變劣。滲透蒸餾已實(shí)用于果汁的濃縮。果汁中的水分在蒸汽壓差驅(qū)動下透過憎水膜而被下游側(cè)的濃鹽水吸收，它也被稱為膜吸收，實(shí)質(zhì)上是膜蒸餾的一種。果汁不會因受熱而影響香味和風(fēng)味如加熱果汁到一定溫度（保持果汁風(fēng)味不變）以增加蒸汽壓差和透過速率，則為滲透膜蒸餾。透過多孔膜的如不是水分子而是氨、二氧化碳等小分子，被下游側(cè)的水、稀酸、稀堿所吸收，稱為膜吸收過程，也屬于膜蒸餾的范疇。

2023/7/31而達(dá)到蒸餾的目的。蒸餾不必在水的沸點(diǎn)進(jìn)行，因而可以利用太陽能454.3膜反應(yīng)器

在膜反應(yīng)器中將反應(yīng)和分離相結(jié)合，通過在反應(yīng)的同時將反應(yīng)產(chǎn)物或產(chǎn)物之一分離出去，即可影響反應(yīng)的平衡向產(chǎn)物方向移動，從而增加反應(yīng)的單程收率。這在異相催化反應(yīng)有重大意義。4.4酶膜反應(yīng)器

生物工程中均以酶制劑或其載體（微生物或其尸體）作為催化劑。酶制劑較昂貴，使用后必須回收。過去用固相化酶將酶固定在樹脂上作為反應(yīng)柱，技術(shù)復(fù)雜。酶反應(yīng)器將酶置在多孔中空纖維膜之間，反應(yīng)底物流經(jīng)膜，反應(yīng)產(chǎn)物再經(jīng)過微孔膜為成品。2023/7/314.3膜反應(yīng)器2023/7/3146五.膜分離過程的利用在水資源再利用、環(huán)境保護(hù)、微電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及生物工程等各個方面都有廣泛應(yīng)用。2023/7/31五.膜分離過程的利用在水資源再利用、環(huán)境保護(hù)、微電子工業(yè)、化47六.其他功能膜材料6.1Langmuir-Blodgett膜定義：LB膜是指在水和空氣界面形成的分子有序排列的單分子膜，將這種分子膜用某種方法移動到固體基質(zhì)上，以便于進(jìn)一步研究使用。應(yīng)用：它主要應(yīng)用于非線性光電子器件、壓電裝置、熱電裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、電顯示裝置、新型半導(dǎo)體器件及化學(xué)敏感器的制作方面2023/7/31六.其他功能膜材料6.1Langmuir-Blodge486.2自我成型膜(Self-assembledmonolayersSA)定義：自我成型膜是當(dāng)合適的介質(zhì)浸入含有某種活性分子的有機(jī)溶劑時自發(fā)形成具有特定功能的單分子層膜。這些SA膜包括有機(jī)硅分子在含有羥基表面的固體介質(zhì)（玻璃、金屬及非金屬氧化物等）上形成的單分子層，以及烷基硫醇在金、銀和銅表面，二烷基硫醚在金表面，醇和胺類在鉑表面，羧酸類在氧化鋁和銀表面形成的單分子膜都屬于這一類SA膜。應(yīng)用：它和LB膜的應(yīng)用大致一樣，但由于SA膜在穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢，如用三氯硅烷衍生物制備的SA膜，可以作為一種潤滑手段用在一些需要減小摩擦的表面，如磁記錄材料，它可以大大減小磁帶和磁頭之間的摩擦，保護(hù)磁性材料和磁頭，提高其使用壽命。

2023/7/316.2自我成型膜(Self-assembledmono49SA膜還可制成多層膜，層與層之間可以是有相同分子構(gòu)成，也可以有完全不同的分子構(gòu)成，以適應(yīng)不同需要。當(dāng)三氯硅烷衍生物分子另一端含有反應(yīng)性官能團(tuán)時，多數(shù)是顯性或者隱性羥基，可以據(jù)此進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)制備相同分子，或者不同分子的多層SA