高分子膜材料

高分子膜材料高分子材料是材料領(lǐng)域中的新秀，它的出現(xiàn)帶來(lái)了材料領(lǐng)域中的重大變革。目前高分子材料在尖端技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)生活中衣、食、住、行、用各個(gè)方面所不可缺少的材料。高分子材料不僅成為工農(nóng)生產(chǎn)及人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚牟牧?，也成為發(fā)展高新技術(shù)所需要的高性能結(jié)構(gòu)材料、高功能材料以及滿足各種特殊用途的專用材料。自從20世紀(jì)20年代高分子科學(xué)建立以來(lái)，功能高分子就隨之發(fā)展起來(lái)。全今已成為高分子科學(xué)中的一重要部分，新型功能高分子材料更是在材料科學(xué)領(lǐng)域中充滿活力。例如特種高分子材料、分離功能高分子材料、高分子微球材料、導(dǎo)電高分子材料、光學(xué)性能高分子材料、醫(yī)用高分子材料等等。這些新材料將成為高分子材料的希望。膜技術(shù)是當(dāng)代高校分離新技術(shù)，與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，它具有分離效率高、能耗低、占地面積小、過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、不污染環(huán)境、便于與其他技術(shù)集成等非常突出的優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)今世界能源、水資源短缺，水和污染日益嚴(yán)重的情況下，膜分離科學(xué)得到了世界各國(guó)的重視，成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的的重要組成部分。世界著名化學(xué)與膜科學(xué)專家黎念之院士在訪問(wèn)我國(guó)時(shí)說(shuō)：“誰(shuí)掌握了膜技術(shù)，誰(shuí)就掌握了化工業(yè)的未來(lái)?！币虼耍ぜ夹g(shù)的發(fā)展將有力地推動(dòng)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。一、 高分子膜的分類1、 按膜的材料分按置備膜的材料種類來(lái)分，可將高分子分離膜分為纖維素脂類和非纖維素脂類。2、 按膜的分離原理及適用范圍分根據(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。4、 按功能分類按高分子膜的按功能分類分為離子膜（包括氣體分離膜、液體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學(xué)功能膜）、能量轉(zhuǎn)化功能膜（包括濃差量轉(zhuǎn)化膜、光能轉(zhuǎn)化膜、機(jī)械能轉(zhuǎn)化膜、電能轉(zhuǎn)化膜電能轉(zhuǎn)化膜、導(dǎo)電膜）、生物功能膜（包括探感膜、生物反應(yīng)器、醫(yī)用膜）等。二、 高分子膜的分離機(jī)理分離膜的基本功能是從物質(zhì)中有選擇性的透過(guò)或輸送特定的物質(zhì)，例如分子、離子、電子等。更形象的講就如生物膜一樣，具有選擇透過(guò)性，就像我們的皮膚。然而不同的分離膜仍然具有不同的分離機(jī)理。就氣體分離膜而言，不同種類的膜分離機(jī)理也不盡相同。因此，對(duì)于分離膜的機(jī)理尚無(wú)完善的理論。三、 高分子膜的應(yīng)用高分子膜的種類豐富，應(yīng)用也極其廣泛。因此著重研究反滲透膜和納濾膜的應(yīng)用。反滲透膜和滲透膜都主要應(yīng)用在水的治理過(guò)程中。面對(duì)當(dāng)前淡水緊缺、水源污染的問(wèn)題，反滲透膜和滲透膜的研究有著舉足輕重的地位。反滲透膜即通過(guò)在待分離液一側(cè)加上比滲透壓高的壓力，使得原液中的溶劑壓到半透膜的另一邊。反滲透膜也稱不對(duì)稱膜。在反滲透的應(yīng)用分類上，人們一般根據(jù)進(jìn)料液的濃度和膜的操作壓力將膜分為海水膜、苦咸水膜和低壓納濾膜。反滲透膜的應(yīng)用領(lǐng)域約50%用于苦咸水和海水淡化，40%用于電子工業(yè)、制藥業(yè)以及發(fā)電廠的超純水制備中，而其余的則用于污染物處理和生物食品的加工分離方面。反滲透膜時(shí)工業(yè)上有效的最新的水脫鹽方式之一。與其他方式相比，不僅可適用于很廣的進(jìn)水鹽度范圍，其用途也是最多的。海水由于鹽度高，世界上仍以多級(jí)閃蒸法為主，多級(jí)閃蒸的能量可以從附近發(fā)電廠的費(fèi)蒸汽中獲得，所以在中東地區(qū)有大量的多級(jí)閃蒸淡化廠。相比之下，反滲透的優(yōu)點(diǎn)在于能耗低、投入低、占地少、設(shè)備腐蝕較小及開(kāi)關(guān)機(jī)方便等。在規(guī)模處理時(shí)，是一種具有很強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性的淡化技術(shù)。除此以外，反滲透膜還應(yīng)用在純水和超純水的制備當(dāng)中。超純水一般是從飲用自來(lái)水中進(jìn)一步純化制備的，常用于半導(dǎo)體器件加工過(guò)程中的清洗用水。用反滲透膜可以很輕易的除去水中的鹽分，有機(jī)物等。比從電荷原理出發(fā)簡(jiǎn)單方便許多，并且純度很好。但是，反滲透作用也有不好的一點(diǎn)。在用反滲透大量制備純水方面，水中直接飲用的營(yíng)養(yǎng)和有益的離子也同時(shí)被除去，因此該方法存在爭(zhēng)議。納濾膜是20世紀(jì)80年代在反滲透復(fù)合膜基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，是超低壓反滲透技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展分支，早起被稱作低壓反滲透膜或松散反滲透膜，但現(xiàn)已成為獨(dú)立的分離技術(shù)。納濾膜的應(yīng)用主要集中在廢水處理方面。應(yīng)用時(shí)一般與其他傳統(tǒng)方法相結(jié)合(吸附、氧化、生化法)，這樣可以減輕膜工藝前期處理的難度，使得膜過(guò)程比較有效的將化學(xué)物質(zhì)與水分開(kāi)。被納濾膜所截取的化學(xué)物質(zhì)可以在過(guò)程中濃縮20-50倍。這樣就可以直接回收利用或直接焚燒等將其徹底處理，作為透過(guò)液的水則可以循環(huán)使用或者用于綠化水?？偠灾礉B透膜和納濾膜在水處理和水凈化方面有著重大的應(yīng)用。面對(duì)當(dāng)前的缺水危機(jī)，新的水處理手段將為我們開(kāi)辟一條新的可持續(xù)發(fā)展的道路。當(dāng)然反滲透膜和滲透膜只是高分子膜中的極小分支，高分子膜的應(yīng)用領(lǐng)域更加的廣泛。四、高分子膜的發(fā)展趨勢(shì)與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的膜分離技術(shù)和水平還存在相當(dāng)大的差距，主要表現(xiàn)在研究成果周期長(zhǎng)且轉(zhuǎn)化率低；分離膜品種少，性能低，一些高性能的膜還依賴于進(jìn)口。目前在我國(guó)微濾、超濾、納濾、反滲透以及電滲析膜的分離技術(shù)已相當(dāng)成熟。但膜材料水平較低，為了解決膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展首先要解決膜材料結(jié)構(gòu)的可控制制備，再提高膜材料的性能，從而進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)的高分子膜產(chǎn)業(yè)。綜上所述，高分子膜材料是一種新興的材料，它的應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)，資源有效利用方面有著不可忽視的重要意義。因此，發(fā)展高分子膜產(chǎn)業(yè)對(duì)于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展是非常有利的。我們應(yīng)不斷探索創(chuàng)新，開(kāi)辟出新的天地。參考文獻(xiàn)鄭領(lǐng)英、王學(xué)松.膜技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2000陸世維.新型分離技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用.全國(guó)膜及新型分離技術(shù)在油田、石油化工的應(yīng)用研討會(huì)論文集.北京1999張國(guó)亮、吳國(guó)鋒、曲敬等.水處理技術(shù).2002,28⑵⑷張國(guó)亮、陳益棠.水處理技術(shù).