高分子分离膜
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜是由具有特定结构和性能的聚合物材料制成的一类隔膜材料，具有膜厚薄、制备质量和分离性能良好等特点。
它能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在工业生产中广泛应用，也被用于水处理、精细化学品分离、生物分离、污染物除去、原料浓缩等领域。
分离膜的结构及工作原理：高分子分离膜由聚合物制成，其孔隙结构是由分子结构决定的，可分具有均匀、连续和可调结构，有时也添加一些特定的添加剂以促进膜特性的优化和屏蔽一些不易排出的物质，分离膜的工作原理实质上是孔径选择性的过滤作用，能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在分离场合中广泛应用。
分离膜的分类：分离膜可以根据分离机制分为渗透膜和滤液膜，根据膜片的结构、性能可分为聚酯膜、柠檬酸膜和聚氨酯膜等，根据膜片结构的不同分别为板型膜、环境膜、滤芯膜、复合膜等。
应用领域：1、水处理：处理工业废水和生物分解废水时，高分子分离膜具有高强度和高精度，可以有效地去除悬浮颗粒物和有机物，除去病原体和各种病毒，防止大肠杆菌、放线菌等有害物质的污染。
2、精细化学品分离：高分子分离膜可以实现均质化和分离，因此，它很适合用于精细化学品分离。
例如，它可以用于精制酶制剂，乳化剂，蛋白质，抗体，抗生素等精细化学品的分离和纯化工艺。
3、生物分离：高分子分离膜可以用于细胞、细菌、病毒的分离，因为它具有很强的保护性和抑制性，可以有效地去除有害物质，同时可以有效地控制细胞活力，有利于细胞的增殖繁殖。
4、污染物除去：高分子分离膜具有高精度的分离性能，能将有机污染物分离出来，可有效地除去污染物，从而达到净化水体的目的。
5、原料浓缩：在制药工业和食品饮料工业中，高分子分离膜的应用可以将原料中的有效成分进行有效分离和浓缩，可以提高产品的质量。
高分子膜材料的制备方法
高分子膜材料的制备方法xxx级xxx专业xxx班学号：xxxxxxxxxx高分子膜材料的制备方法xxx（xxxxxxxxxxx，xx）摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。
本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。
关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法1.引言膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。
目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。
2.膜材料的制备方法2.1 浸没沉淀相转化法1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。
所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。
相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。
2.1.1 浸没沉淀制膜工艺目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。
在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。
高分子膜分离材料要点
高分子膜分离材料要点引言高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，被广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
本文将介绍高分子膜分离材料的要点，包括材料选择、膜结构设计和性能优化等方面。
材料选择高分子膜分离材料的选择对于分离效果至关重要。
常用的高分子材料包括聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）、聚醋酸乙烯（EVA）等。
选择材料时需要考虑以下因素：1.分离性能：材料应具有良好的分离性能，包括高通量、高分离因子和较低的渗透压。
2.化学稳定性：材料应在分离过程中具有良好的化学稳定性，可以耐受不同的化学药品和温度。
3.机械性能：材料应具有足够的机械强度，以确保膜在操作过程中不会破裂或变形。
膜结构设计高分子膜分离材料的结构设计对于分离性能和稳定性同样至关重要。
以下是一些常见的结构设计要点：1.孔径分布：膜的孔径分布应合理控制，以满足特定的分离要求。
孔径太小会导致通量降低，孔径太大则无法实现有效的分离。
2.膜厚度：膜的厚度应适当选择，通常较薄的膜具有较高的通量，但较厚的膜能够提供更好的机械强度。
3.支撑层：支撑层可以增强膜的机械强度和稳定性，同时减少膜的变形和破裂风险。
常见的支撑层材料包括聚酰胺、聚酰胺亚胺等。
性能优化为了进一步提高高分子膜分离材料的性能，可以考虑以下方面的优化：1.表面修饰：通过表面修饰可以改变膜的亲水性或疏水性，提高膜的抗粘附性能和选择性。
2.添加填料：添加适当的填料可以改变膜的孔径分布和通量，提高膜的分离性能。
3.模块化设计：将多个膜堆叠起来形成模块化结构，可以增加分离面积，提高通量和分离效果。
高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，材料选择、膜结构设计和性能优化是关键要点。
在实际应用中，根据具体的分离要求和条件选择合适的高分子材料，并进行合理的膜结构设计和性能优化，能够提高分离效果和稳定性，广泛应用于各个领域。
高分子分离膜与膜分离技术要点
H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
31
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。 在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能 与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维 素或三醋酸纤维素。
C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
材料
（0.2 nm）
16
过滤式膜分离
2020/9/30
材料
17
2）渗析式膜分离
料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推 动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。
属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等。 电渗析（electrodialysis）
在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在 电场中形成一个个隔室使溶液中的离子有选择地分 离或富集
2020/9/30
材料
18
电渗析过程
2020/9/30
材料
19
阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl+ Na＋ + + 阳极 阳膜
－ Cl-
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
Cl- Cl-
－ Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜
阴膜
阴极
注意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是
起离2020子/9/30 选择透过性作用。 材料
第五章 高分子分离膜与膜分离技术
5.2.1 多孔膜的分离机理
• 多孔膜的分离机理主要是筛分原理, 依膜表面平均孔径的 大小而区分为微滤(0.1-10µm)、超滤(2-100nm)、纳滤 (0.5-5nm),以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶质分子。
• 多孔膜表面的孔径有一定的分布，一般来说, 分离膜的平 均孔径要小于被截留的溶质分子的分子尺寸。 这是由于 亲水性的多孔膜表面吸附有活动性、 相对较小的水分子 层而使有数孔径相应变小, 这种效应孔径愈小愈显著。
聚合物
溶剂
添加剂
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维
蒸出部分溶剂
凝固液浸渍
水洗
后处理
非对称膜
L—S法制备分离膜工艺流程框图
将制膜材料用溶剂形 成均相制膜液，在模具中 流涎成薄层，然后控制温 度和湿度，使溶液缓缓蒸 发，经过相转化就形成了 由液相转化为固相的膜。
复合制膜工艺：
多孔支持膜 涂覆
• 多孔膜主要用于混合物水溶液的分离,如渗析 (Dialysis,D)、微滤Microfiltration,MF)、超滤 (Ultrafiltration,UF)、纳滤(Nanofiltration,NF)和亲 和膜 (Affinity membrane,AfM)等;
• 致密膜用于电渗析(Electrodialysis, ED)、逆渗透 (Reverse osmosis,RO)、气体分离(Gas separation,GS)、 渗透汽化(Pervaporation, PV)、蒸气渗透(Vapor permeation,VP)等过程。
形成超薄膜的溶液
交联
交联剂
加热
形成超薄膜
亲水性高分子溶液的涂覆
复合膜
复合制膜工艺流程框图
高分子分离膜专题
高分子分离膜专题
一、引言
高分子分离膜，是一种由高分子材料制成的精细分离膜，通过滤过、
吸附、扩散等方式分离物料。
高分子分离膜通常由分子级别的小孔和分子
级别的体系组成，具有高分离效率、低热效应、高质量、低成本等优点，
是精细化工的重要工艺手段，在生物分离、环境净化、液体质量改善、有
机溶剂萃取等领域有广泛的应用。
二、高分子分离膜的原理
高分子分离膜的原理主要是通过滤过、吸附、扩散等方式，通过膜法，分离出不同大小的微粒或溶质。
高分子分离膜以极小的空隙直接把物质进
行分离，不需热力的作用即可进行分离，具有高能量效率、低成本、操作
简单等特点。
滤过原理：滤过是物料在膜体系中通过极小的孔隙而排出的过程，其
实在滤过过程中，存在三种不同现象：渗透、滤筛和压力滤，选择合适的
滤过方法，来进行不同的物料分离，提高高分子分离膜的分离效率。
吸附原理：吸附是指分子间的相互作用，其分离机理是利用溶质的物
理和化学的交互作用，使其在膜的表面上形成一个薄膜，然后捕捉微粒，
进行分离。
三、高分子分离膜的应用
（1）生物加工：高分子分离膜可用于细胞因子、血清蛋白、抗原和。
高分子膜概述
高分子膜概述一、高分子膜的分类根据孔径尺寸，分离膜可分为微滤（Microfiltration，MF）膜、超滤（Ultrafiltration，UF）膜、纳滤（Nanofiltration，NF）膜和反渗透（Reverse osmosis，RO）膜。
MF膜的孔径尺寸大于50nm，可用于去除悬浮固体、原生动物和细菌等。
UF膜的孔径尺寸为2～50nm，主要用于去除病毒和胶体。
具有纳米孔的NF膜和RO膜可去除溶解的盐离子，是主流的脱盐膜。
RO膜的结构最为致密，其孔径尺寸为0.3～0.6nm，具有很高的NaCl脱盐率（>98％），而NF膜结构更为疏松，孔径尺寸小于等于2nm，通常被称为“低压RO膜”，对NaCl脱盐率较），同时具有更高低（20％～80％），主要用于脱除高价离子（Ca2+、Mg2+和SO2-4的水通量。
二、高分子膜的结构和制备MF/UF多孔高分子膜可独立用于废水处理或作为NF膜和RO膜脱盐过程的预处理。
高分子MF膜和UF膜是应用最广泛的，其主要的制备成膜工艺是相转化法。
MF膜的截面孔分布可以是对称的或是非对称的，对称的MF膜截面孔径变化不明显，膜的厚度是影响其过滤分离性能的主要因素。
非对称的MF膜是由孔径小的表面分离层和孔径大的支撑层组成的，分离层的孔结构和厚度决定了膜整体的过滤分离性能。
UF膜的结构通常是非对称的，如图2-1所示，由开孔的底部支撑层和相对致密的表层构成，支撑层和表层属于同一种材料。
表层起到主要的分离作用，支撑层可使水溶液无阻碍地跨膜传输。
图2-1 聚砜UF膜的SEM照片平板MF/UF膜主要通过相转化法制备，以无纺布作为基底，提高膜的力学强度。
相转化法是指将含有聚合物和溶剂的均相聚合物溶液浸入非溶剂凝固浴中，并在可混溶的溶剂和非溶剂交换过程中发生聚合物固化。
此方法制备的膜的特性可通过改变浇铸条件、聚合物种类、聚合物浓度，溶剂/非溶剂体系和添加剂以及凝固浴条件实现调控。
目前MF/UF高分子膜材料主要包括醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）、聚砜（Polysulfone，PSF）、聚醚砜（Polyethersulfone，PES）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）和聚偏二氟乙烯（Polyvinylidine Fluoride，PVDF）等。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料是一种具有特定结构和性能的材料，用于在液体或气体中分离、浓缩或纯化不同组分。
高分子分离膜材料广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
本文将介绍几种常见的高分子分离膜材料。
聚酯膜是一种常用的高分子分离膜材料，具有优异的抗化学腐蚀性能和机械强度。
聚酯膜具有独特的微孔结构，可以有效地分离和去除水中的微小颗粒、胶体和微生物等。
由于聚酯膜具有较高的通透性和分离效率，广泛应用于水处理领域。
聚醚膜是另一种常见的高分子分离膜材料，具有较高的化学稳定性和热稳定性。
聚醚膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离气体、液体和溶液中的组分。
聚醚膜广泛应用于气体分离、溶液浓缩和纯化等领域。
聚酰胺膜是高分子分离膜材料中一种重要的类型，具有优异的膜通透性和分离性能。
聚酰胺膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离和去除水中的溶解性固体、碱性和有机物质等。
聚酰胺膜广泛应用于废水处理、海水淡化和食品工业等领域。
聚酰亚胺膜是一种新型的高分子分离膜材料，具有极高的热稳定性和化学稳定性。
聚酰亚胺膜具有独特的孔隙结构和纳米级孔径，能够有效地分离和去除气体和液体中的微小分子。
聚酰亚胺膜广泛应用于气体分离、有机溶剂纯化和工业废气处理等领域。
除了上述几种常见的高分子分离膜材料外，还有许多其他种类的高分子分离膜材料，如聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚碳酸酯膜等。
这些高分子分离膜材料各具特点，在不同的应用领域都有不同的优势。
总之，高分子分离膜材料是一类重要的功能材料，具有独特的结构和性能。
它们能够有效地分离、浓缩和纯化液体或气体中的组分，广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
随着科技的不断进步和需求的增加，高分子分离膜材料的研究和应用将更加广泛和深入。
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一、功能高分子材料
1．功能高分子材料：指既有传统高分子材料 的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材料。
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（请你想一想）角膜接触镜，俗称隐形 眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜， 它常用以下哪种材料制成的（D ） （A）有机玻璃 （B）硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物 （C）聚氯乙烯 （D）聚甲基丙烯酸羟乙酯
1888年，奥地利科学家F· Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich和Schadt利用 液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这 种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算 器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应 用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料 的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。
（3）医用高分子材料 ①性能 优异的生物相容性、很高的机械性能 ②应用 制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、
心、肺、肝、肾等各种人工器官。 如：人工心脏、人工关节、人造鼻 等。
医用高分子 材料
人造血管的发现
两年前，美国生物医药专家 从家猪体内 提取的细胞制成了一条完整的血管，之后 ， 将每条新制的血管放在称作生物反应器的培 养皿中，在反应器上安装一个微型泵并把它 与新制成的人造血管相连。微型泵可以像人 的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中培 养几个星期后，得到一条血管，人工合成的 血管可以像真的血管一样工作。研究人员将 这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上，在 几周内该血管一直保持开放并且未发生血液 凝结。人造心脏Leabharlann 人工肾脏人工膝关节
人工心脏瓣膜
人造关节
[拓宽] 人体器官商店
十年后的某一天，一位老人被告之他的 心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治 医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家 组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利 用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心 室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并 送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内。 由于代用品相当于老人自己的器官，手术之 后自然不会发生任何排斥反应，老人的生命 因此而得到延续。
高吸水性树脂
聚丙烯腈水解物 将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联 剂交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水 解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰 基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较 低，故这类产品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。
高分子分离膜
能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规 模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通 过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一 定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的 逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、 去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺 水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC—1000的 海水淡化装置对海水如加压 40～70公斤/平方厘米， 就可以得到16％～20％的淡水。建于沙特阿拉伯的 基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供 应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。
偏光显微镜下的高分子液晶
电致发光高分子
B—2飞机的整个机身，除主梁和发动机 机舱使用的是钦复合材料外，其它部分均由 碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射雷 达波。并且，这些不同的复合材料部件不是 靠铆钉拼合，而是经高压压铸而成。另外， 矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波 材料(RAM)。位于机翼前部、内装雷达扫瞄天 线阵列的两个方形突出部件，也采用了特殊 的吸波材料。此外，B—2A的整个机体都喷涂 上了特制的吸波油漆，这在很大程度上降低 了敌方探测雷达的回波。
（1）高吸水性材料— 亲水性高聚物 （分子链带有许多亲水原子团） （2）高分子分离膜： ①组成 具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 ②特点 能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质
分离掉
③应用 物质分离
2．几种功能高分子材料的种类
（1）高吸水性材料— 亲水性高聚物
尿不湿广告
淀粉高吸水性树脂制备机理
分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下 面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5％的 普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容 器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离 膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93 ％的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。 这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场， 促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电能 仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中 分离另一种液体，只能使用蒸馏法。