高分子分离膜的材料-PPT课件
合集下载
大学功能高分子材料经典课件——高聚物膜

高聚物膜
(纳米)
10000
各种膜的分离特性
微滤
悬浮颗粒
超滤 纳滤 反渗透
大分子有机物
糖类等小分子有机物,二价盐 或多价盐 单价盐
水
膜的分类
按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分:合成有机聚合物膜、无机材料膜
膜材料的特性
基本要求: – 耐压:膜孔小,要保持高通量就必须施加较高
(美国,明尼苏达)
纳滤的应用
行业 制药工业
食品工业
处理对象
母液中有效成分的回收 抗菌素的分离纯化 维生素的分离纯化
氨基酸的脱盐与纯化 乳清脱盐与浓缩 苛性碱回收
染料工业 活性染料的脱盐与回收
行业 化工行业
纯水制备 废水处理
处理对象 酸碱纯化、回收 电镀液中铜的回收
超高纯水 水的脱盐 地下水的净化 印染厂废水脱色 造纸厂废水净化
粒子
体粒子
溶质分子按大小 压力差(0.1-1MPa M=500~
筛分并精制
)
30万
水的分离与溶质 膜对水的选择透过 低分子、无
的浓缩
性及压力差(0.02 机离子
~0.1MPa)
反渗透
0.1 1.0
超滤
10
氢 无机离子 高分子 离 低分子 胶体 子 有机物 病毒
微滤
100
1000
细菌 悬浊物 微细油珠
超滤膜:用于分子量为500至100万之间的分级。
膜材料有醋酸纤维素,聚酰亚胺,聚丙烯腈,聚醋 酸乙烯,丙烯酸盐与氯乙烯 共聚物等。
反渗透膜:醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺、聚苯并味 唑、磺化聚苯撑氧、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲 苯二异氰酸脂、氰乙基化聚乙烯亚胺。
功能高分子化学课件第三章-离子交换膜及分离膜

原理及应用
离子交换膜基于离子交换的原理,在离子交换、电渗析、电析和电解等领域有广泛应用。
分离膜
定义及种类
分离膜是一种利用 高分子材料的选择 透过性能实现物质 分离的膜,包括微 滤膜、超滤膜和逆 渗透膜。
制备方法
分离膜的制备方法 包括溶液浇铸法、 相转移法和热压法 等多种工艺。
应用领域分ຫໍສະໝຸດ 膜在水处理、 生物医药、食品加 工等领域中起着重 要的分离纯化作用。
1 离子交换膜
2 分离膜
离子交换膜具有选择性传递离子的特性, 在多个领域中发挥重要作用。
分离膜通过选择透过性能实现物质分离, 广泛应用于不同的工业和科学领域。
展望未来,离子交换膜和分离膜的发展方向是实现更高性能和更广泛的应用。
发展趋势
分离膜的未来发展 趋势是开发更高选 择性、更高通量和 更可持续的膜材料。
实验案例
离子交换膜的实验操作及分析
通过实验操作离子交换膜,可以了解其离子交 换性能以及应用于离子交换过程中的分析方法。
分离膜的实验操作及分析
通过实验操作分离膜,可以了解其分离性能以 及应用于物质分离过程中的分析方法。
总结
功能高分子化学课件第三 章-离子交换膜及分离膜
本章介绍离子交换膜和分离膜的原理、制备方法及应用领域,旨在帮助读者 深入了解这两个重要的功能高分子材料。
离子交换膜
定义及种类
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的高分子膜,包括阳离子交换膜和阴离子交换膜。
制备方法
离子交换膜的制备方法包括自由基聚合法、原位聚合法和交联法。
离子交换膜基于离子交换的原理,在离子交换、电渗析、电析和电解等领域有广泛应用。
分离膜
定义及种类
分离膜是一种利用 高分子材料的选择 透过性能实现物质 分离的膜,包括微 滤膜、超滤膜和逆 渗透膜。
制备方法
分离膜的制备方法 包括溶液浇铸法、 相转移法和热压法 等多种工艺。
应用领域分ຫໍສະໝຸດ 膜在水处理、 生物医药、食品加 工等领域中起着重 要的分离纯化作用。
1 离子交换膜
2 分离膜
离子交换膜具有选择性传递离子的特性, 在多个领域中发挥重要作用。
分离膜通过选择透过性能实现物质分离, 广泛应用于不同的工业和科学领域。
展望未来,离子交换膜和分离膜的发展方向是实现更高性能和更广泛的应用。
发展趋势
分离膜的未来发展 趋势是开发更高选 择性、更高通量和 更可持续的膜材料。
实验案例
离子交换膜的实验操作及分析
通过实验操作离子交换膜,可以了解其离子交 换性能以及应用于离子交换过程中的分析方法。
分离膜的实验操作及分析
通过实验操作分离膜,可以了解其分离性能以 及应用于物质分离过程中的分析方法。
总结
功能高分子化学课件第三 章-离子交换膜及分离膜
本章介绍离子交换膜和分离膜的原理、制备方法及应用领域,旨在帮助读者 深入了解这两个重要的功能高分子材料。
离子交换膜
定义及种类
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的高分子膜,包括阳离子交换膜和阴离子交换膜。
制备方法
离子交换膜的制备方法包括自由基聚合法、原位聚合法和交联法。
高分子功能膜 (PPTminimizer)

多孔膜用于混合物水的分离: 多孔膜用于混合物水的分离:渗 微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。 析、微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析(ED)、逆渗析、 致密膜用于电渗析(ED)、逆渗析、气 )、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
2010-9-21
一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
2010-9-21
微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜, 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜,实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜,用于燃料等中等分子量的物质( 芳香聚酰胺逆渗透膜,用于燃料等中等分子量的物质(相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500) 量为500)的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜,而纳滤所用压力也较低( 2.5MPa);另一方 MPa); 量远大于逆渗透膜,而纳滤所用压力也较低(1-2.5MPa);另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求,促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求,促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线: 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线: 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析(ED)、逆渗析、 致密膜用于电渗析(ED)、逆渗析、气 )、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
2010-9-21
一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
2010-9-21
微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜, 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜,实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜,用于燃料等中等分子量的物质( 芳香聚酰胺逆渗透膜,用于燃料等中等分子量的物质(相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500) 量为500)的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜,而纳滤所用压力也较低( 2.5MPa);另一方 MPa); 量远大于逆渗透膜,而纳滤所用压力也较低(1-2.5MPa);另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求,促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求,促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线: 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线: 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
功能高分子材料-第三章高分子分离膜PPT课件

01
03
超滤膜的应用,提高了食品工业的生产效率和产品质 量,同时也为消费者提供了更加安全、健康的食品。
04
超滤膜的过滤精度高,能够有效地去除杂质和有害微 生物,同时保留原有的营养成分和口感,为食品工业 提供了一种高效、环保的加工方法。
纳滤膜在医药工业中的应用
纳滤膜是一种特殊类型的过滤膜,孔径范围在1-1纳米之间,具有较高的过滤精度和 选择性。
循环利用。
用于分离空气中的氧气、 氮气等气体,以及工业
尾气中的有害气体。
用于食品、医药、化工 等领域中物料的浓缩和
提纯。
02
高分子分离膜制备方法
相转化法
浸没沉淀相转化法
热致相分离法
将聚合物溶液流过支撑体,通过控制 溶剂蒸发速度和溶液浓度,使聚合物 在支撑体上沉淀,形成分离膜。
通过加热使聚合物溶液发生相分离, 形成分离膜。
反渗透膜技术的出现,为人类提供了 大量的淡水资源,对于解决全球水资 源短缺问题具有重要的意义。
超滤膜在食品工业中的应用
超滤膜是一种孔径范围在1-100纳米的过滤膜,能够 过滤出大分子物质和杂质,广泛应用于食品工业。
输标02入题
在食品工业中,超滤膜主要用于饮料、酒类、乳制品、 肉制品等产品的过滤澄清和除菌处理,提高产品质量 和延长保质期。
渗透速率。
高分子分离膜制备技术改进
先进的成膜技术
随着成膜技术的不断改进,高分子分离膜的 制备效率和质量得到了显著提高。例如,采 用先进的拉伸成膜技术、喷丝成膜技术、溶 胶-凝胶成膜技术等,可以制备出具有优异 性能的高分子分离膜。
新型的制膜设备
为了提高高分子分离膜的制备效率和产品质 量,不断有新型的制膜设备被研发出来。这 些设备采用了先进的控制系统和精密的机械 结构,能够实现自动化、连续化的生产,并
高分子分离膜的材料

无机高分子材料
陶瓷膜材料
如氧化铝、氧化锆等,具有极高 的化学稳定性和热稳定性,适用 于高温、高压和强腐蚀环境下的
分离过程。
玻璃膜材料
如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃等,具 有优异的透光性和耐酸性,常用于 光学膜和生物膜反应器等领域。
金属膜材料
如不锈钢、钛合金等,具有优良的 机械性能和导电性,但成膜性较差, 常用于特殊环境下的分离过程。
聚酰亚胺类分离膜材料
聚酰亚胺(PI)是一种高性能的 高分子材料,具有优异的耐高温 性能、机械性能和电绝缘性能。
PI分离膜具有较高的选择透过性 和耐化学腐蚀性能,适用于高温、 高压和腐蚀性环境下的分离过程。
PI分离膜在制备过程中可通过调 整聚合工艺和添加剂的种类和用
量来调控膜的结构和性能。
其他有机高分子分离膜材料
金属有机骨架分离膜材料
MOFs分离膜
金属有机骨架(MOFs)是一种由金属离子和有机配体构成的多孔晶体材料,具有 可调的孔径和化学功能,适用于气体分离、液体分离和离子交换等领域。
ZIFs分离膜
类沸石咪唑酯骨架(ZIFs)是一种类似于沸石结构的金属有机骨架材料,具有良好 的热稳定性和化学稳定性,适用于高温、高压和腐蚀性环境下的分离过程。
其他无机高分子分离膜材料
碳纳米管分离膜
由碳纳米管构成的分离膜具有极高的比表面积和优异的机 械性能,适用于气体分离和液体分离等领域。
石墨烯分离膜
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料,具有超高的 电子迁移率和机械强度,可应用于制备高性能的分离膜材 料。
无机纳米复合分离膜
将无机纳米粒子与高分子材料相结合制备而成的复合分离 膜,具有优异的力学性能和分离性能,可广泛应用于水处 理、生物医学和能源等领域。
功能高分子材料ppt课件

A. 丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分 B. 高吸水性树脂成品是线型结构 C. 二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解的塑料 D. 高分子制成的“人造金属”能够导电导热,所以有金属光泽
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料,说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解,根据其结构特点,你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯? 聚丙烯纤维特点:无毒、疏水性的线型高分子材料; 可以用聚酯类线型性高分子材料代替,实现可降解;且聚乳酸比普通聚酯类相 比,既能降解,又可再生!
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料,其结构简式如图,主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料,先水解为葡萄糖,再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸,乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后,先水解成乳酸,乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”,有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料, 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗?
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性:纸张有亲水基,能吸水;聚丙烯无亲水基,不吸水; ➢ 燃烧法鉴别:纸张燃烧后灰烬易碾碎;合成纤维燃烧时刺鼻呛味,燃烧后
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料,说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解,根据其结构特点,你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯? 聚丙烯纤维特点:无毒、疏水性的线型高分子材料; 可以用聚酯类线型性高分子材料代替,实现可降解;且聚乳酸比普通聚酯类相 比,既能降解,又可再生!
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料,其结构简式如图,主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料,先水解为葡萄糖,再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸,乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后,先水解成乳酸,乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”,有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料, 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗?
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性:纸张有亲水基,能吸水;聚丙烯无亲水基,不吸水; ➢ 燃烧法鉴别:纸张燃烧后灰烬易碾碎;合成纤维燃烧时刺鼻呛味,燃烧后
5.2高分子材料课件(共30张PPT)高二下学期化学人教版(2019)选择性必修3

1:2 加成
+(n-1) H2O
nH2NCONH2 + 2nHCHO
三.通用高分子材料——合成纤维
1. 纤维的分类
天然纤维
化学纤维
棉花 羊毛蚕丝 麻
合成纤维
涤纶
锦纶
腈纶
丙纶
维纶
氯纶
六大纶
以各种单体为原料经聚合反应制成
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖;但透气性、吸湿性较差。
再生纤维
(2)热固性塑料:不能加热熔融,只能一次成型 (在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状,但加工成型后就不会受热熔化 )。如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。
线型结构,链状结构
网状结构,体型结构
物质的结构决定其性质的原则同样适用于高分子。
思考:同样的聚乙烯原料,为什么合成的塑料性能不同?
应用
性能
结构
结构特点
性质特点
线型
没有支链的长链分子,且大多数呈卷曲状
受热后熔化,冷却后固化,具有热塑性
可反复加工,多次使用,能溶解在适当的有机溶剂里
支链型
主链上有长支链和短支链,分子排列松散,分子间作用力弱
柔软度和溶解度较线型高分子的大,密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状
线型或支链型高分子以化学键交联,形成网状结构
二.通用高分子材料——塑料
1.塑料的成分
主要成分是合成树脂例如:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂辅助成分是各种加工助剂
增塑剂:提高柔韧性热稳定剂:提高耐热性着色剂:赋予塑料各种颜色
2.塑料的分类
(1)热塑性塑料:可以反复加热熔融加工 (受热时软化并可熔化成流动的液体,冷却后变成固体,加热后又熔化,可反复加工,多次使用)。如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。
+(n-1) H2O
nH2NCONH2 + 2nHCHO
三.通用高分子材料——合成纤维
1. 纤维的分类
天然纤维
化学纤维
棉花 羊毛蚕丝 麻
合成纤维
涤纶
锦纶
腈纶
丙纶
维纶
氯纶
六大纶
以各种单体为原料经聚合反应制成
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖;但透气性、吸湿性较差。
再生纤维
(2)热固性塑料:不能加热熔融,只能一次成型 (在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状,但加工成型后就不会受热熔化 )。如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。
线型结构,链状结构
网状结构,体型结构
物质的结构决定其性质的原则同样适用于高分子。
思考:同样的聚乙烯原料,为什么合成的塑料性能不同?
应用
性能
结构
结构特点
性质特点
线型
没有支链的长链分子,且大多数呈卷曲状
受热后熔化,冷却后固化,具有热塑性
可反复加工,多次使用,能溶解在适当的有机溶剂里
支链型
主链上有长支链和短支链,分子排列松散,分子间作用力弱
柔软度和溶解度较线型高分子的大,密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状
线型或支链型高分子以化学键交联,形成网状结构
二.通用高分子材料——塑料
1.塑料的成分
主要成分是合成树脂例如:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂辅助成分是各种加工助剂
增塑剂:提高柔韧性热稳定剂:提高耐热性着色剂:赋予塑料各种颜色
2.塑料的分类
(1)热塑性塑料:可以反复加热熔融加工 (受热时软化并可熔化成流动的液体,冷却后变成固体,加热后又熔化,可反复加工,多次使用)。如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。
吸附分离高分子材料课件

正相悬浮交联
高分子化合物作为反应物,成本较高 主要用于天然高分子,如壳聚糖用戊二醛交联成球,葡
聚糖采用环氧氯丙烷交联 优点:
交联密度均匀 孔结构分散性好
2、吸附树脂的成孔技术
要使吸附树脂有足够的吸附容量,必须在使用状态下有较高的比表面积。
提高比表面积
提高吸附容量
大量微孔
成孔技术
孔的形成及孔径大小
苯乙烯、二乙烯基苯,悬浮聚合,制成凝胶(不 加致孔剂)或多孔性的低交联度(<1%)共聚物
用氯甲醚进行氯甲基化反应(傅-克反应) 自交联
大网均孔结构,比表面积>1000m2/g
3、吸附树脂的主要品种
按照高分子主链的化学结构,主要有: 聚苯乙烯型 聚丙烯酸酯型 其他类型
(1)聚苯乙烯型
水
甜叶菊
FeSO4絮凝
过滤 AB-8吸附 废水
70%
浓缩 大孔阴离子交换树脂
乙 醇
大孔阳离子交换树脂
干燥 产品
(4)在制酒工业中的应用 酒中的高级脂肪酸脂易溶于乙醇而不溶于水。当制备低度 白酒时,需向高度酒中加水稀释。高级脂肪酸脂类溶解度 降低,容易析出而呈浑浊现象,影响酒的外观。吸附树脂 可选择性地吸附酒中分子较大或极性较强的物质,较小或 极性较弱的分子不被吸附而存留。如棕榈酸乙酯、油酸乙 酯和亚油酸乙酯等分子较大的物质被吸附,而己酸乙酯、 乙酸乙酯、乳酸乙酯等相对分子质量较小的香味物质不被 吸附而存留,达到分离、纯化的目的。
无机小分子的 半径<1nm
➢ 在水中会溶胀成凝胶状,并呈现大分子链的间隙孔,2-4nm
➢ 无水状态分子链紧缩,体积缩小,无机小分子无法通过
➢ 在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Page
15
聚酯类
聚酯类树脂强度高,尺寸稳定性好,耐热、耐溶剂和化学 品的性能良好。 聚碳酸酯薄膜广泛用于制造经放射性物质辐射、再用化学 试剂腐蚀的微滤膜。 聚四溴碳酸酯由于透气速率和氧、氮透过选择性均较高, 已被用作新一代的富氧气体分离膜材料。 聚酯无纺布是反渗透、气体分离、渗透汽化、超滤、微滤 等一切卷式膜组件最主要的支撑底材。
主要决定于膜的一些特定要求,如分离效率、分离速度等。
此外,也取决于膜的制备技术。 目前,实用的有机高分子膜材料有:纤维素酯类、聚砜类、
聚酰胺类及其他材料。以日本为例,纤维素酯类膜占53%,
聚砜膜占33.3%,聚酰胺膜占11.7%,其他材料的膜占2%, 可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位
Page
7
Page
11
纤维素酯类膜材料
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。
醋酸纤维素主要用于反渗透膜材料,也用于制造超滤膜和 微滤膜。醋酸纤维素膜价格便宜,膜的分离和透过的性能 良好,但其PH使用范围较窄(4~8),在高温和酸、碱存 在下易发生水解。为了改进其性能,进一步提高分离效率 和透过速率,可采用各种不同取代度的醋酸纤维素的混合 物来制模,也可采用醋酸纤维素与硝酸纤维素的混合物来 制模。此外,醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素也是很好 的膜材料。[附:透过速度(单位时间内流体通过膜的 量)、分离系数(不同物质透过系数之比)和对某种物质 的截留率是衡量模性能的重要指标。]
Page
18
前景与展望
近年来,我国的膜工业市场每年都以30%左右的速度在增长,即便是在 遭遇金融危机的情况下,仍然保持了很高的增速。我国膜工业领域有 研究单位120家以上、生产企业约400家、工程公司约2000家,生产 各种膜产品。中国的膜消费市场已经成为世界大板块之一,占全球消 费量的20%。随着膜应用领域的不断拓展,对膜材料提出了更新更高 的要求。既要求膜具有较高的选择性,较高的通量,又要有足够高的 机械强度、化学和热稳定性。但是仅单一的均聚物高分子材料不能满 足分离膜的这些要求,因此需要对膜材料进行改性,以获得不同性能 要求的膜(材料)。目前常用的改性方法有活性剂吸附、辐照、表面 接枝、等离子体表面聚合及等离子体表面改性等方法,每种方法各有 自身特点。目前膜分离技术在很多方面应用得比较成熟,对产品质量 要求不断提高、生产成本要求不断降低的今天,高分子膜材料在很多 方面还不成熟,还有待进步深入的研究。膜分离技术的广泛成熟应用 在许多方面离产业化要求还有段距离,随着新型膜材料的不断开发、 高效新颖的强化膜过程分离技术研究的不断深入,膜分离技术应将得 到更加广泛的应用。
Page
14
ห้องสมุดไป่ตู้
聚酰胺类及聚酰亚胺类
早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺,如尼龙—4、尼龙—6等制成的中 空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80%~90%之间,但透水率很 低,仅0.076ml/c㎡.h。以后发展了芳香族聚酰胺,用它们支撑的分 离膜,PH使用范围为3~11,分离率可达99.5%(对盐水),透水率 为0.6ml/c㎡.h。长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应,故 这种膜对水中的游离氯有较高要求。 聚酰亚胺耐高温、耐溶剂,具有高强度。一直用于耐溶剂超滤膜和非 水溶液分离膜研制的首选膜材料。在气体 分离和空气除湿膜材料中, 它亦具有自己的特色。
Page 3
海水淡化
工业废水处理 城市废水资源化 天然气 水资源
生物利用 能源
燃料电池
膜
传统工业 冶金 制药 食品 化工与石化 电子
CO2控制
生态环境 除尘 洁净燃烧
Page
4
以压力差为推动力,截留离子物质仅透过溶剂
反渗透
Page 5
血液透析
尿毒症 药物中毒患者
Page 6
高分子分离膜材料
原则上讲,凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于制备 分离膜。但实际上,真正成为工业化膜的膜材料并不多。这
Page
16
聚烯烃类
LDPE和PP薄膜通过拉伸可以制造微孔滤膜。 HDPE通过加热烧结可以制成微孔滤板或滤芯,它也可以 作为分离膜的支撑材料。
Page
17
乙烯基类高聚物
用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚 乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚乙烯酰胺等。 共聚物包括:聚丙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯 酸酯、聚乙烯/乙稀醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也 可用作膜材料。 聚丙烯腈是仅次于聚砜和醋酸纤维素的超滤和微滤膜材料, 也可用作渗透汽化复合膜的支撑体。 以二元酸等交联的聚乙烯醇是目前唯一获得实际应用的渗 透汽化膜。 聚氯乙烯和聚偏氯乙烯用作超滤和微滤膜材料。
Page
12
纤维素酯类膜材料
硝酸纤维素是由纤维素和硝酸制成的。价格便宜,广泛用 作透析膜和微滤膜材料。 再生纤维素是由纤维素溶液或纤维素衍生物再生的纤维素。 广泛用于 人工肾脏透析膜材料和微滤、超滤膜材料。
Page
13
聚砜类
| 聚砜结构中的特征基团为O=S=O,为了引入亲水基团,
|
常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中,用氯磺酸进行磺化。 聚砜类常用的制模溶剂有:二甲基酰胺、二甲基乙酰胺、N甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等。 聚砜类具有良好的化学、热学和水解稳定性,强度也很高, PH值使用范围为1~13,最高使用温度达120℃,抗氧化 性和抗氯性都十分优良,可用作超滤和微滤膜材料。
分类
纤维素衍生物类:再生纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、 乙基纤维素及其他纤维素衍生类
聚砜类:双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚苯硫醚砜等
聚酰胺类及聚酰亚胺类 聚酯类:涤纶、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯等 聚烯烃类:聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯 乙烯基类高聚物:聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏 氯乙烯等
Page
1
目录
引言 分类 前景展望
Page
2
引言
用天然或人工合成的无机或有机薄膜,以外界能量或化学 位差为推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、 分级、提纯和富集的方法统称为膜分离法。 随着膜分离科学与技术的发展,膜分离越来越多的应用在 水处理行业包括海水淡化、污/废水处理、纯净水等,石 化行业包括石油产品分离、有机物脱水纯化等,食品医药 生物行业等领域。 膜分离技术是利用分离膜的选择透过性对分离对象进行分 离和提纯的技术,此技术具有高效、节能、投资少、污染 小的特点,被誉为“绿色”技术。也成为如今能减排大潮 中的关键和重要技术之。
Page
8
Page
9
纤维素酯类膜材料
纤维素是有几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,4-β-甙链(缩醛链)连接起来的 天然线性高分子化合物,其结构式为:
Page
10
纤维素酯类膜材料
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(OH)3+(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)2+H2O C6H7O2(OH)3+3(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)3+3CH3 COOH