复合膜制备技术发展

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PVAUiO-66复合薄膜的制备及性能表征

PVAUiO-66复合薄膜的制备及性能表征

行合成的 UiO ̄66ꎬ 填充制备了 PVA 复合膜ꎬ 利用红
子显微镜 ( SEM) 、 接触角、 溶胀、 拉伸强度和透光
性能等手段ꎬ 分析了这些膜的各种物性ꎮ
1 实验部分
搅拌 6 h 以保证混合均匀ꎬ 其中 PVA 的溶液浓度为
溶液倒在洁净玻璃板上ꎬ 用刮膜器均质流平ꎬ 室温风
干 24 hꎮ 此后将膜剥离ꎬ 在 160 ℃ 的马弗炉中交联
/ 雾度测定仪: WGT-Sꎬ 上海物理光学仪器厂ꎻ 红外
度测定ꎬ 先称量薄膜样品的质量 ( m1 ) ꎬ 将其放入盛
衍射仪 ( XRD) : Rigaku D / max 2500v / PCꎬ 日本理
用滤纸将样品表面的水渍擦去ꎬ 称量溶胀样品的质量
XLꎬ 荷兰 Phenom 公司ꎮ
按照公式计算出溶胀度:
to increase gradually.
Keywords: Poly ( Vinyl Alcohol) ꎻ Metal Organic Framework Material UiO ̄66ꎻ Degree of Swellingꎻ Contact Angleꎻ Tensile
Strengthꎻ Light Transmittance
和蒸馏水分别加入三口瓶中ꎬ 随后将其置入 95 ℃ 的
水浴锅中ꎮ 搅拌 1 h 后ꎬ 添加 6 g PVA 和 0 5 g 富马
DS =
m2 -m1
×100%
m1
(1)
拉伸强度测试: 根据 GB / T 1040 3—2006 方 法
进行拉伸测定ꎮ 每种薄膜裁切 10 个样品ꎬ 每个样品
上随机取点 10 处测定薄膜厚度ꎬ 然后用 25 mm / min
improved after crosslinking with fumaric acid. With the increase of UiO ̄66 loadingꎬ the degree of swellingꎬ tensile strength and light

壳聚糖基多糖复合膜在食品包装中的研究进展

壳聚糖基多糖复合膜在食品包装中的研究进展

壳聚糖基多糖复合膜在食品包装中的研究进展目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (5)2. 壳聚糖基多糖复合膜的制备方法 (6)2.1 壳聚糖的提取与纯化 (7)2.2 壳聚糖基多糖的合成方法 (8)2.3 壳聚糖基多糖复合膜的制备方法 (9)3. 壳聚糖基多糖复合膜的结构与性能 (11)3.1 结构表征 (12)3.2 机械性能 (13)3.3 热性能 (14)3.4 水蒸气透过性能 (15)4. 壳聚糖基多糖复合膜的应用领域 (17)4.1 食品包装 (18)4.1.1 抗菌性能 (20)4.1.2 防雾性能 (21)4.1.3 保鲜性能 (22)4.2 其他应用领域 (23)4.2.1 医疗器械 (24)4.2.2 药物传递系统 (25)4.2.3 环境修复材料 (26)5. 壳聚糖基多糖复合膜的研究发展趋势与挑战 (28)5.1 研究方向 (29)5.2 技术发展 (30)5.3 面临的挑战与对策 (32)6. 结论与展望 (33)6.1 主要研究成果总结 (34)6.2 进一步研究方向建议 (36)6.3 对未来发展的展望 (37)1. 内容简述随着全球经济的快速发展和人们生活水平的提高,食品包装行业正面临着巨大的市场需求。

为了满足消费者对食品安全、环保和可持续发展的要求,食品包装材料的研发和应用越来越受到关注。

壳聚糖基多糖复合膜作为一种新型的食品包装材料,因其具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性和阻水性等特点,近年来在食品包装领域取得了显著的研究进展。

壳聚糖基多糖复合膜是由壳聚糖和多糖基团通过化学键连接而成的一种具有生物活性的薄膜材料。

它具有良好的生物相容性,能够与食品中的蛋白质、脂肪等有机物质形成稳定的共价键,从而保护食品的营养成分和口感。

壳聚糖基多糖复合膜还具有优异的生物降解性,能够在一定条件下被微生物分解为无害物质,实现环境友好型食品包装。

无机—有机复合膜的制备技术进展

无机—有机复合膜的制备技术进展

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变 换 原 料 或 反 应 体 系 , s l e 法 也 被 用 于 无 机 一有 机 复 合 膜 的 制 备 ,并 且 成 为 目前 一 o— l g
种 主 要 的 方 法 .原 因 有 很 多 : ( ) o —e 法 操 作 简 单 ,现 在 工 艺 已 比 较 成 熟 ; 1 s lg l ( ) 作 温 度 比 较 低 ,能 够 不 破 坏 膜 中 的 有 机 成 分 ,这 对 原 料 中 含 生 物 活 性 物 种 的 膜 的 2操
2 溶 胶 一 胶 法 (o g1 凝 S1 e . )
溶 胶 一 胶 法 原 来 主 要 被 用 于 无 机 膜 的 制 备 ,即 醇 盐 或 无 机 金 属 盐 等 原 料 溶 于 水 或 有 凝 机 溶 剂 中 ,发 生 水 解 或 醇 解 反 应 ,生 成 物 聚 集 成 几 个 纳 米 左 右 的 粒 子 并 组 成 溶 胶 I 在 支 撑 引. 体 上 浸 渍 溶 胶 ,干 燥 或 在 毛 细 吸 力 下 溶 胶 变 成 凝 胶 ,热 处 理 后 得 无 机 膜 .以 硅 的 醇 盐 为 例 : 水 解 反 应 : -SOR+H2 + i i O-  ̄SOH+ROH
相 关 论 文 ,对 其 制 备 技 术 进 行 了 综 述 .
关 键 词 : 无 机 .有 机 复 合 膜 ;制 备 ;进 展 ;溶 胶 一 胶 ;等 离 子 体 凝
中图 分 类号 : TB 4 3
文 献 标 识 码 :A
1 引 言
膜 科 学 技 术 自五 十 年 代 以 来 发 展 迅 速 ,现 已在 水 处 理 、化 工 、生 物 、医 药 、食 品 等 领 域 获 得 广 泛 应 用 ,形 成 相 当 的 产 业 规 模 .就 膜 材 料 而 言 ,发 展 最 早 的 是 有 机 膜 , 因 其 柔 韧 性

药用复合膜 生产工艺

药用复合膜 生产工艺

药用复合膜生产工艺1. 引言药用复合膜是一种具有药物释放功能的材料,广泛应用于医疗领域。

它能够控制药物的释放速率和时间,提高药物的疗效,并减少副作用。

本文将详细介绍药用复合膜的生产工艺,包括原料选择、制备方法、工艺流程等。

2. 原料选择2.1 聚合物药用复合膜的主要成分是聚合物,常见的聚合物有聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)等。

选择聚合物时需要考虑其生物相容性、机械性能和降解性能。

2.2 药物药用复合膜中添加的药物可以根据具体需求选择,常见的有抗生素、抗炎药、生长因子等。

需要注意药物与聚合物之间的相容性以及药物的稳定性。

2.3 辅助材料辅助材料包括增塑剂、溶剂等。

增塑剂可以改善聚合物的柔韧性和拉伸性能,溶剂用于制备聚合物的溶液。

3. 制备方法3.1 溶液浇铸法溶液浇铸法是最常用的制备药用复合膜的方法。

具体步骤如下:1.将聚合物加入适量的溶剂中,并充分搅拌,直至聚合物完全溶解。

2.将药物加入溶液中,继续搅拌,使药物均匀分布在聚合物溶液中。

3.将混合溶液倒入模具中,控制膜的厚度和形状。

4.将模具放置在恒温恒湿箱中,使其慢慢干燥。

5.取出干燥后的膜,并进行后续处理(如切割、包装)。

3.2 溶液旋转法溶液旋转法适用于制备较薄且均匀的药用复合膜。

具体步骤如下:1.将聚合物加入适量的溶剂中,并充分搅拌,直至聚合物完全溶解。

2.将药物加入溶液中,继续搅拌,使药物均匀分布在聚合物溶液中。

3.将混合溶液倒入旋转涂布机中,启动机器,控制旋转速度和时间。

4.涂布机会将溶液均匀地旋转在基底上,形成一层薄膜。

5.将薄膜取下,并进行后续处理(如切割、包装)。

3.3 热压法热压法适用于制备较厚的药用复合膜。

具体步骤如下:1.将聚合物加入适量的溶剂中,并充分搅拌,直至聚合物完全溶解。

2.将药物加入溶液中,继续搅拌,使药物均匀分布在聚合物溶液中。

3.将混合溶液倒入模具中,控制膜的厚度和形状。

4.将模具放置在热压机中,施加一定的温度和压力,使聚合物固化。

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究1. 引言1.1 概述本篇文章旨在研究全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。

全氟磺酸作为一种高性能离子液体,具有很大的应用潜力。

而聚四氟乙烯作为一种极具化学稳定性和耐高温性能的材料,已经被广泛应用于各个领域。

本研究旨在探索将这两种材料结合起来,制备出更加优异性能的中空纤维复合膜。

1.2 文章结构本篇文章分为引言、正文、实验方法、结果与分析以及结论与展望五个部分。

1.3 目的通过对全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜制备过程的深入分析,我们希望能够揭示其内在机理,并评估该复合膜在不同应用领域的潜力。

此外,我们还将探讨不同实验方法对复合膜性能的影响,并提出未来的发展方向与展望。

通过这些研究,我们希望能够为该领域的进一步研究提供基础理论和实践指导,以推动全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜在各个领域的应用。

2. 正文本研究旨在探索全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。

针对该主题,我们将文章正文部分分为以下几个方面进行讨论。

2.1 聚四氟乙烯中空纤维的制备方法在这一部分,我们将介绍聚四氟乙烯中空纤维制备的原理和方法。

首先,我们会简要介绍聚四氟乙烯材料的特性及其在膜技术领域的应用。

然后,我们会详细介绍中空纤维技术,包括相内非溶剂法、吸附法、相扩散法等常用的中空纤维制备方法,并比较它们的优缺点。

2.2 全氟磺酸对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响这一部分将重点探讨全氟磺酸添加剂对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响。

我们会阐述不同添加剂含量对膜孔径、渗透性能以及化学稳定性的影响,并进行相关实验数据的分析和解读。

此外,我们还将讨论全氟磺酸对膜表面亲水性的改善作用以及其对阻垢效果的影响。

2.3 聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用在这一部分,我们将探讨聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用潜力。

具体包括该复合膜在反渗透、超滤、微滤等水处理过程中的性能及应用前景。

复合膜的制备方法

复合膜的制备方法

复合膜的制备方法随着现代科技的发展,复合膜的应用越来越广泛,具有重要的应用价值。

复合膜是一种复合材料,具有多种组成,包括金属、陶瓷、复合陶瓷和复合塑料等,可以根据需要选择合适的成分,进行研制造出具有特殊性能的复合膜,为工业及科研提供了便利。

复合膜的制备方法有很多种,其中最常用的方法有多种,主要有物理复合法、化学复合法和物理化学复合法。

物理复合法是指在复合膜的制备过程中,采用特殊的机械压力,以及一定的温度和时间,将组分均匀地压缩、层压和热结合在一起,从而形成膜体的制备方法。

化学复合法是指利用特殊的化学成分和高温烧结来制备复合膜,它可以利用化学反应来形成复合膜,并具有特殊的功能。

物理化学复合法是指将单组分物质进行组合,利用物理或化学方式实现,从而可以形成复合膜,可以赋予它不同的特性,但是比较复杂。

复合膜的制备需要考虑的因素很多,需要认真仔细地进行研究,在材料的组成、成分、温度、压力、时间等方面都要做出合理的设计,以获得满足需求的效果。

需要注意的是,操作过程中要采取精准的操作来保证复合膜的性能,影响复合膜性能的因素很多,比如成分、结构、制备工艺等,需要根据需要,采用合适的方法和工艺,才能更好地获得更好的性能。

复合膜的制备工艺一般是先将原料经过一定的加工,然后再经过合成、压缩、热塑成型等工序,最终制得所需要的复合膜。

在这个过程中,还需要考虑裁断、检测和检测的外型性能,以及要根据不同的材料特性、需求和特殊应用,采取相应的设备和工艺进行操作。

复合膜的制备可以采用各种制备技术,以满足不同的应用需求,但是,还需要注意一些因素,比如原料的质量、制备技术的选择、制备操作的把握等,才能确保制备出质量好、性能优良的复合膜。

因此,复合膜的制备方法是一项技术活动,需要把握好原料性能、制备工艺、把握好操作细节,以获得高品质的复合膜。

只有综合运用物理、化学和物理化学的综合制备工艺,才能制备出符合要求的复合膜,为未来工业和科研提供更多的便利。

PEG-MoS2PVA复合膜的制备及性能研究

PEG-MoS2PVA复合膜的制备及性能研究

2020,32(6)MODERN PLASTICSPROCESSING AND APPLICATIONSPEG-MoSMPVA复合膜的制备及性能研究赵星宇(合肥工业大学化学与化工学院,安徽合肥230009)摘要:采用传统水热法和超声剥离制备聚乙二醇(PEG)修饰的二硫化钮(PEG-M o S2)纳米片,并利用流延法制备PEG-M0S2/PVA复合膜,测试了复合膜的力学性能、阻隔性能和抑菌性能&研究表明,添加一定量的PEG-M0S2纳米片,提高了复合膜的力学性能和阻隔性能&同时,复合膜对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有抑菌效果,经过近红外(NIR)光照射,复合膜的抑菌效果更好。

关键词:聚乙烯醇聚乙二醇二硫化钳力学性能阻隔性能抑菌性能DOI:10.19690/j.issn1004-3055.20200049* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a* a APreparation and Performances of PEG-MoS2/PVA Composite FilmZhaoXingyu(School of Chemistry and Chemical Engineering,Hefei University ofTechnology,Hefei,Anhui230009)Abstract:Hydrothermal method and ultrasonic exfoliation were used to prepare: PEG-M o S2nanoflake,then casting method was used to prepare PEG-M0S2/PVA composite film.The mechanical property,barrier property and antibacterial activity of the composite film were studied.The result showed that the mechanical property and barrier property of the composite film were improved after adding a certain amount of PEG-M o S2.Meanwhile,the composite film showed inhibitory effect on Gram-positive and Gram-negative bacteria,and the effect would be better with the assistance of near infrared(NIR)ray.Key words:polyvinyl alcohol%polyethylene glycol%molybdenum disulfide%! mechanical property%barrier property%antibacterial activity近年来,食品包装材料的除菌问题成为社会关注的重要问题,包后的除不当!包装不严密均包装内物品变质&目前的包以聚乙烯醇(1)、聚糖⑵为基质!包有突出的阻隔性能同时,也需备的&(2D)纳米材料锋利的边缘和较大的比表性,可以细菌细负载抗有的抗,常见的有还原氧化石墨烯(GO)和二硫化钮(M0S2)。

药用复合膜 生产

药用复合膜 生产

药用复合膜生产
药用复合膜是一种用于医药领域的材料,主要用于制备药物缓释系统,包括药物包装、贮存和运输等。

其制备过程包括以下步骤:
1. 材料准备:选择合适的聚合物作为基材,如聚乙烯、聚丙烯等。

此外,所需的药物也需要准备好。

2. 溶解聚合物:将聚合物溶解在适当的溶剂中,通常选择有机溶剂如二甲基亚砜、氯仿等。

3. 药物添加:将所需药物加入溶解的聚合物溶液中,通过搅拌等方法使药物均匀分散在溶液中。

4. 膜制备:将混合物倒入模具中,通过加热、冷却等工艺使溶液凝固,并形成薄膜状的复合材料。

5. 加工处理:根据所需的制品形式,可能需要进行切割、塑性加工等步骤。

6. 包装和贮存:将制备好的药用复合膜进行包装,然后存放在干燥、阴凉的地方,以保持良好的品质和稳定性。

药用复合膜的生产需要严格的操作控制和质量监控,以确保制品的稳定性和安全性。

厂家通常需要遵守相关药品生产的法规和标准,以确保产品符合相关的质量要求。

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反渗透膜的制备技术发展反渗透是利用反渗透膜只透过溶剂而截留离子或小分子物质的选择透过性,以膜两侧的静压差为推动力,实现对混合物分离的膜过程。

在一定温度下,用一个只能使溶剂透过而不能使溶质透过的半透膜把稀溶液与浓溶液隔开,由于浓溶液中水的化学势小于稀溶液中水的化学势,水就会自发地通过半透膜从稀溶液进入到浓溶液中,使浓溶液液面上升,直到浓溶液液面升到一定高度后达到平衡状态。

这种现象称为渗透(osmosis)或正渗透。

如图1所示,半透膜两侧液面高度差所产生的压差称为浓溶液和稀溶液的渗透压差Δπ,如果稀溶液的浓度为零,渗透压差即为(浓)溶液的渗透压π;如果在浓溶液上方施加压力ΔP,如果ΔP大于Δπ,则浓溶液中的水便会透过半透膜向稀溶液方向流动,这一与渗透相反的过程称为反渗透(reverse osmosis,RO)[1]。

由于反渗透膜的截留尺寸为0.1-1nm左右,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率达97~98%),系统具有水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作方便等优点,其已广泛应用在苦咸水脱盐、海水淡化、废水处理、纯水制备、食品和医药等方面,被称为“2l世纪的水净化技术”。

[2]1.1 反渗透复合膜发展概括人类发现渗透现象至今已有260多年历史。

1748年,法国的Abble Nollet发现水能自发地扩散进入装有酒精溶液的猪膀胱,并首创osmosis一词用来描述水通过半透膜的现象,成为第一例有记载的描述膜分离的试验。

在接下来的100多年里,渗透作用引起了科学家们极大的兴趣。

最初实验用膜都是动物或植物膜,直到1864年,Traube才成功研制了人类历史上第一人造膜—亚铁氰化铜膜。

该膜对稀电解质溶液表现出显著的选择通过性,尤其渗透压现象引起了极大的关注。

Preffer用这种膜以蔗糖和其他溶液进行实验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来,给出了计算渗透压的关联式。

1887年Van't Hoot依据Preffer的结论。

Sollner进行了反渗透的初步研究,当时人们称之为“反常渗透”。

1949年,美国加利福尼亚州立大学洛杉矶分校(UCLA)的Gerald Hassler教授开始了“将海水作为饮用水的水源’’的研究,描述了“阻挡盐分渗透的膜”和“选择性渗透膜层",最早提出了膜法脱盐的概念。

尽管Hassler 教授的研究未取得理想的结果,但这为后来的反渗透研究工作奠定了基础。

1953年,美国的C.E Reid教授首先发现醋酸纤维素类具有良好的半透性;同年,反渗透在Reid教授的建议下被列入美国国家计划。

1960年UCLA 的Samuel Yuster,Sidney Loeb和Srinivasa Sourirajan等在对膜材料进行了大量的筛选工作后,以醋酸纤维素(E-398-3,乙酰含量39.8%)为原料,采用高氯酸镁水溶液为添加剂,经反复研究和试验,终于首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐(98.6%)、高通量(10.1MPa下水透过速度为O.3×10-3cm3/s,合259L/d*m2)的不对称反渗透膜。

该膜由一层很薄的致密层(厚度约15~25nm)和一个多孔支撑层(>100um)组成。

不对称膜的制备成功成为膜发展史上的第一个里程碑,极促进了反渗透膜技术的发展。

膜科学技术的发展并没有因为第一实用反渗透膜的发明而停止。

1963年Manjikion对CA膜进行了改性,1968年Saltonstall研制了CA-CTA(三醋酸纤维素)共混膜。

醋酸纤维素类膜制作较容易,价格便宜,耐游离氯,膜面平滑不易结垢,但应用pH围窄,耐热性差,易发生化学及生物降解且对操作压力要求高。

针对这些缺点,美国Du Pont公司开发出一种α-PA(芳香族聚酰胺)反渗透膜。

与醋酸纤维素类膜相比,芳香族聚酰胺类膜具有脱盐率高、通量大、应用pH围宽、耐生物降解、操作压力要求低等优点。

70年代初该公司成功推出一种由α-PA中空纤维反渗透膜制成的“Permasep B-9”渗透器(获1971年美国Kirkpatrick化学工程最高奖),使反渗透的性能有了大幅度的提高。

同期,德国、中国和前联也相继开发出了自己的聚酰亚胺R0膜和聚砜酰胺RO膜。

复合膜的研究始于20世纪60年代中期。

70年代问世的NS-100复合膜(聚乙烯亚胺与甲苯二异氰酸酯在聚苯乙烯基膜上复合而成)是膜技术发展史上的又一个里程碑。

1980年Filmtec公司推出了性能优异、实用的FT-30复合膜(间苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合而得),实现了反渗透复合膜技术的商品化,从而使反渗透复合膜技术取得划时代的进步。

80年代末高脱盐率的全芳香族聚酰胺复合膜工业化;90年代中期超低压和高脱盐全芳香族聚酰胺复合膜开始进入市场;2000年初耐污染、高脱硼、极低压和高压聚酰胺复合膜相继出现……从而为反渗透技术的进一步发展开辟了广阔的前景1.2反渗透膜的结构反渗透膜按结构来分主要有两种:不对称反渗透膜和反渗透复合膜[5],其示意图如图2所示。

非对称反渗透膜一般由相转化法一步制备,具有以下两个特点:一是致密皮层与支撑层为同一种膜材料;二是致密皮层与支撑层是同时制备、形成的。

由于其对溶质起分离作用的致密皮层较厚(约0.5μm),因此水通量较小[6]。

复合反渗透膜是由致密的超薄分离层(约0.2μm)、多孔支撑层(40~70μm)和织物增强层(约110μm)组成。

一般先在织物增强层上制备多孔支撑层,再在其上制备致密皮层,分两步完成。

通用的复合膜大多是在多孔聚砜支撑膜表面采用界面聚合法制得致密的交联芳香聚酰胺超薄分离层,这种膜的水通量较高。

复合反渗透膜与不对称反渗透膜比较,具有如下优点[7]:(1)反渗透复合膜是在支撑膜上复合一层致密分离层而制得,可以分别选用不同的膜材料制备致密皮层和多孔支撑层,并能控制多孔支撑层的孔隙率、孔结构等,通过调节,可以满足不同的分离要求。

而不对称反渗透膜的致密皮层与多孔支撑层通常为同一材料,没有明显的界面,结构难以控制;(2)复合反渗透膜中的超薄分离层可由线性聚合物和交联聚合物组成,可用的聚合物种类较多。

而非对称反渗透膜则要求可溶性聚合物,还需具有脱盐功能和合适的水通量,所以可用的聚合物十分有限,主要是醋酸纤维素和可溶性的聚酰胺;(3)反渗透复合膜中的致密皮层可以在多孔支撑层上直接反应得到高亲水性的交联聚合物,使分离层既具有高亲水性,又有好的耐溶胀性,在高脱盐的情况下能保持高的水通量。

而非对称反渗透膜一般通过相转化法一步完成,分离层较厚,水通量相对较小,分离性能差。

这些特点在目前已工业化的膜产品中得到了充分体现,也是复合反渗透膜得到广泛应用的重要原因。

1.3反渗透膜的渗透机理反渗透膜是通过膜两侧静压差为推动力来实现对液体混合物进行分离的选择性分离膜。

反渗透膜的操作压力一般为1.0~10.5MPa,溶剂(通常是水)能够通过反渗透膜,而离子或小分子物质则被膜截留。

反渗透过程必须满足两个条件:一是有一种高选择性和高透过率;二是操作压力要高于溶液的渗透压。

在实际反渗透过程中膜两边静压差还须克服透过膜的阻力。

反渗透膜透过机理主要有氢键理论、优先吸附-毛细孔流理论以及溶解扩散理论[8]。

1.3.1氢键理论氢键理论,基于离子和分子能通过膜的氢键的结合而发生联系,从而以这种联系发生线形排列型扩散来进行传递。

在一定压力的作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素活化点-碳基上氧原子形成氢键,原来的水分子形成的氢键则被断开,水分子解离出来并且随之转移到下一活化点,形成新的氢键。

通过这一连串氢键的形成和断开,使水分子离开膜表面的致密活化层,由于多孔层含有大量的毛细管,水分子才能畅通流出膜外。

1.3.2优先吸附-毛细孔流理论索里拉金等人提出了优先吸附-毛细孔流理论。

以氯化钠水溶液为例,膜的表面能选择性的吸水,所以水被优先吸附在膜表面,而对氯化钠产生排斥。

在压力作用下,被优先吸附的水通过膜,形成脱盐过程。

这种模型还给出了混合物分离、渗透的一种临界孔径的新概念。

临界孔径为选择性吸附界面水层的两倍。

基于这种模型在膜的表面必然会存在相应大小的毛细孔。

根据这一理论,奠定了实用反渗透膜发展的基础。

1.3.3溶解-扩散模型Lonsdale等提出溶解-扩散模型,假设溶质还有溶剂都具有溶解于均质的非多孔膜表面。

在化学势推动下扩散通过膜,再从膜下游解吸。

因膜的选择性透过,使得气体或者液体混合物分离;而物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,同时与其在膜中的溶解度有关。

所以溶解-扩散模型适用于均相的、高选择性的膜,如反渗透膜。

1.4 反渗透膜应用中存在的问题反渗透膜分离技术的先进性以及经济、环保和社会效益已被大量反渗透工程实际运行结果所证实。

反渗透膜法分离技术的核心是高性能的反渗透膜。

但常规反渗透膜还存在抗污染和抗氧化性能较差,截留率和通量偏低等缺点[9](1)膜污染膜污染是物料中的颗粒、胶体粒子或溶质分子在膜表面或膜孔吸附、沉积,而使通量下降的现象。

反渗透膜污染的主要影响因素有反渗透膜的性质和结构、料液的性质以及操作条件等。

目前,适于反渗透膜制备的材料比较有限,膜的亲水性不理想,反渗透膜的耐污染性较差,在使用过程中清洗频率较高。

膜污染和频繁清洗,将直接导致膜产水量下降、产水水质变差、膜使用寿命变短以及操作运行费用增加等。

抗污染性是衡量复合反渗透膜性能的重要指标。

(2)膜氧化膜氧化主要是由膜材料与氧化剂发生相互作用而被氧化。

膜材料的氧化,将直接导致膜性能衰竭,严重影响膜的使用寿命。

目前,商品复合反渗透膜的分离层一般为交联芳香聚酰胺,交联芳香聚酰胺易被水中活性氯(活性氯是指溶液中具有氧化性的氯元素)氧化而导致反渗透膜性能急剧下降。

在实际应用中,反渗透膜的进水需要经过脱氯处理,以确保进水料液中余氯低于0.1ppm。

(3)截留率现有用于海水淡化的复合反渗透膜的盐截留率偏低(一般在99.2-99.4%之间),对硼的脱除效果不理想(一般去除率低于90%)。

反渗透膜的截留性能仍需进一步提高,以提高反渗透膜的分离效率,降低造水成本;(4)水通量与高盐截留率相对应,提高膜的通量也将提高反渗透膜的分离效率,降低造水成本。

1.5 反渗透膜的制备方法1.5.1 非对称反渗透膜的制备方法非对称反渗透膜一般通过相转化法制备。

其工艺过程主要包括:a. 将聚合物和添加剂溶于适当的溶剂或混合溶剂中制成铸膜液;b. 用刮刀直接将铸膜液刮在支撑物(如无纺布、涤纶布等)上;c. 在较高温度下进行短时间溶剂蒸发;d. 浸入非溶剂浴中,进行溶剂与非溶剂交换,使聚合物凝胶成固态;e. 经热处理成膜。

图3为平板式非对称反渗透膜制备流程示意图。

对于中空纤维式膜的制备,类似于平板式膜,但由于它是自支撑式的,制法中不需要步骤b[10]。

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