超强吸水高分子材料与分离薄膜材料
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高吸水性功能高分子要点
急速增长到平 稳增长的过程， 向精细化、 功 能化、 智能化 方向发展
1960
1970
1980
1990
2000
美国和日本相继成功开发， 品种、制造方法、性能及 应用领域
西欧各国：各种类型的高 吸水性树脂。 同时市场需求也影响着厂 商的技术转让。
2 高吸水性高分子简介
阴离子系 阳离子系 羧酸类、磺酸类、磷酸类 胺类、季胺类 羧酸-季胺类、磺酸-叔胺类 羟基类、酰胺基类 羟基-羧酸类、 羟基-羧酸基-酰胺基类、 磺酸基-羧酸基类 淀粉接枝、羧甲基化淀粉、 磷酸酯化淀粉、淀粉黄原酸盐 纤维素接枝、羧甲基化纤维素、 羟丙基化纤维素、黄原酸化纤维素 聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、 聚氧化烷烃类、无机聚合物类
3 高吸水性高分子性能
吸液速率： 吸液速率是指单位质量的高吸水性树脂在单位时间内吸收的液体质量。 吸液速率与其本身的化学组成及物理状态有关, 如微粒的表面积、 毛细管现象、 吸液时是否形成“ 粉团”等。 一般表面积越大即微粒越小,吸液速率越快, 但微粒过小则会形成 “ 粉团”反会阻碍吸液。高吸水性树脂的吸液速率很高, 一般在几分 钟至半小时内吸收的液体已达饱和吸液量。
3 高吸水性高分子性能
热稳定性： 吸水树脂的热稳定性指两个方面, 一方面是吸水剂被加热一定时间后 再测其吸水性能是否发生改变；另一方面是指它吸水时加热, 测定不同 温度下的吸水能力。 一般高吸水性树脂随加热温度的升高, 加热时间的增加吸水能力都有 一定程度的下降, 但在130℃以下变化不是很大。所以其热稳定性较好, 而使用时一般温度都不高, 所以适应性较广。
2 高吸水性高分子简介
吸水能力：受溶液离子浓度影响
原因：属于水凝胶，能够通过和水分子连接的氢键吸收溶液
功能高分子材料-第三章-高分子分离膜..
膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。 被膜分割的流体物质可以是液态的，也可以是气 态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面 与被分割的两侧流体接触并进行传递。分离膜对 流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的， 但不能是完全不透过性的。
9
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
24
开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
34
二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
9
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
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开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
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二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
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。
超强吸水高分子材料解析
联
系
共 同 点
储量丰富，可不断再生，成本低; 无毒且能微生物分解，可减少对环境 的污染。
均是葡萄糖的多聚体，可以采用 相类似的单体、引发剂、交联剂进行 吸水树脂的制备
解，吸水后凝胶 强度大，保水性 强.抗菌性好.但 可降解性差.适 用于工业生产
甲壳质衍生物
合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引
较
聚 丙烯酸（盐）类
聚乙烯醇类
吸水性强，工艺成
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度
熟，合成方法多样。 快,2～3分钟内即可达到饱和
吸水量的一半。
合成超高吸水高分子材料
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
COOH
COOH COOH COOH COOH COOH
线型聚丙 烯 酸 结构示意图
淀粉系超高吸水高分子材料
超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始， 接着于1966年完成该项研究，并投入生产。 80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
HO
H H
H
使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持 一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。
3）外部因素的影响 水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
类别 比
Super 结构外型分
粉末、纤维、颗粒、薄膜
系
共 同 点
储量丰富，可不断再生，成本低; 无毒且能微生物分解，可减少对环境 的污染。
均是葡萄糖的多聚体，可以采用 相类似的单体、引发剂、交联剂进行 吸水树脂的制备
解，吸水后凝胶 强度大，保水性 强.抗菌性好.但 可降解性差.适 用于工业生产
甲壳质衍生物
合成高吸水分子中一些重要术语
术语 引
较
聚 丙烯酸（盐）类
聚乙烯醇类
吸水性强，工艺成
吸水倍率不及聚丙烯酸 类,但它的特点是吸水速度
熟，合成方法多样。 快,2～3分钟内即可达到饱和
吸水量的一半。
合成超高吸水高分子材料
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
COOH
COOH COOH COOH COOH COOH
线型聚丙 烯 酸 结构示意图
淀粉系超高吸水高分子材料
超强吸水剂的研究起源于淀粉系，美国北方农业省研究所从淀粉接枝丙烯腈开始， 接着于1966年完成该项研究，并投入生产。 80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。
淀粉结构 支链淀粉 直链淀粉
H OH
O HO
HO
H H
OH
O HO
OH
HO
H H
H
使溶胀不至于溶解，对吸收的水起到封闭作用，使吸水后树脂凝胶保持 一定机械强度。但交联度不能太高，太高将限制树脂的溶胀。
3）外部因素的影响 水中盐浓度、温度（影响水表面张力）和压力。
合成超高吸水高分子材料
目前主要分为聚丙烯酸（盐） ，聚乙烯醇两大类。 其中，聚丙烯酸（盐）类的研究最多，产量最大。
类别 比
Super 结构外型分
粉末、纤维、颗粒、薄膜
高中化学人教版选修五5.3功能高分子材料解析
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 ——生活用水、工业废水等废液的处理；海 水、苦咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品 加工、酿酒、各种能源的转换(传感膜、热电膜)
具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄 膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过， 而把另外一些物质分离掉。
思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物 CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
加交联剂的目的是什么？
高吸水性树脂加交联剂的目的是变支链型 结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于 水， 耐挤压。
思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不 湿”，还有哪些用途？
如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。
一.高吸水性材料 ——亲水性高聚物
（分子链带有许多亲水原子团）
美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。
以带有强亲水基的化合物为单体，均聚 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 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。 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。 现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉 为美国“太空服之父”。 对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物(如与丙 烯酸钠共聚) “神舟5号”、 “神舟6号”等上天的三位航天员 先后也都使用了“尿不湿” 2．几种功能高分子材料的种类 美国从1959起甄选的7位宇航员合影 发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基 （分子链带有许多亲水原子团） 美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。 或共聚得到亲水性高聚物——如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂） 。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。 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。 比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮 肤。 ——具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 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。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。 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。
——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 ——生活用水、工业废水等废液的处理；海 水、苦咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品 加工、酿酒、各种能源的转换(传感膜、热电膜)
具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄 膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过， 而把另外一些物质分离掉。
思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物 CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
加交联剂的目的是什么？
高吸水性树脂加交联剂的目的是变支链型 结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于 水， 耐挤压。
思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不 湿”，还有哪些用途？
如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。
一.高吸水性材料 ——亲水性高聚物
（分子链带有许多亲水原子团）
美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。
以带有强亲水基的化合物为单体，均聚 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 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。 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。 现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉 为美国“太空服之父”。 对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物(如与丙 烯酸钠共聚) “神舟5号”、 “神舟6号”等上天的三位航天员 先后也都使用了“尿不湿” 2．几种功能高分子材料的种类 美国从1959起甄选的7位宇航员合影 发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基 （分子链带有许多亲水原子团） 美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。 或共聚得到亲水性高聚物——如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂） 。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。 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。 比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮 肤。 ——具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 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。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。 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。
pva薄膜吸水
pva薄膜吸水
聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）薄膜是一种具有良好吸水性的材料。
PVA本身是一种水溶性高分子聚合物，因此其薄膜具有较好的水分渗透性和吸水性能。
以下是有关PVA薄膜吸水的一些建议：
1.水分渗透性：PVA薄膜对水分的渗透性较好，因此在潮湿环境
中，它可以吸收大量的水分。
这使得PVA薄膜在一些特定应用中很有用，比如在包装中用作保湿材料。
2.吸水性能：PVA薄膜的吸水性能取决于其分子结构和制备方
法。
在实际应用中，可以通过调整PVA的分子量和添加一些改性剂来改变其吸水性能。
3.用途：PVA薄膜广泛用于农业、食品包装、医疗等领域。
例如，
在农业领域，PVA薄膜可以用作保湿材料，有助于维持土壤湿度。
在食品包装中，PVA薄膜可用于一些需要保湿的食品。
4.可溶性：PVA薄膜在水中可溶解，因此在潮湿环境中长时间暴
露可能导致其溶解。
这需要在使用时考虑。
请注意，具体的PVA薄膜吸水性能还受到材料制备方法、添加剂、厚度等因素的影响。
如果需要使用PVA薄膜来满足特定的吸水性能要求，建议与供应商联系，获取详细的技术规格和性能数据。
功能高分子材料
(2)塑料都可以反复加热熔融加工。(
×)
提示：热固性塑料不可加热熔融。
(3)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。(
√
)
提示：高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度
越高、密度越大。
2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(
②
①
④ CH2—CHCl
③
A.①②
酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反
应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。
7．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能主要有良好的透气性和亲水性。
下列可以作为隐形眼镜材料的是(
A．聚乙烯
C
)
B．聚氯乙烯
解析：隐形眼镜的材料具有
透气性和亲水性，该物质中应
有亲水基团，符合要求的只有C
项。
B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D.能导电的掺杂聚乙炔
解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高
分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分
子材料。
4.新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中发挥着
乙烯等
（4）用途：
广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药
物提纯、血液透析等领域
四、常见高分子材料的化学性质
(1)所含官能团及性质
官能团
性质
碳碳双键
氧化反应、
加成反应
酯基
水解反应
羧基
酯化反应、
取代反应
肽键
水解反应
(2)常见反应
①降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常
×)
提示：热固性塑料不可加热熔融。
(3)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。(
√
)
提示：高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度
越高、密度越大。
2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(
②
①
④ CH2—CHCl
③
A.①②
酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反
应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。
7．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能主要有良好的透气性和亲水性。
下列可以作为隐形眼镜材料的是(
A．聚乙烯
C
)
B．聚氯乙烯
解析：隐形眼镜的材料具有
透气性和亲水性，该物质中应
有亲水基团，符合要求的只有C
项。
B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D.能导电的掺杂聚乙炔
解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高
分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分
子材料。
4.新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中发挥着
乙烯等
（4）用途：
广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药
物提纯、血液透析等领域
四、常见高分子材料的化学性质
(1)所含官能团及性质
官能团
性质
碳碳双键
氧化反应、
加成反应
酯基
水解反应
羧基
酯化反应、
取代反应
肽键
水解反应
(2)常见反应
①降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常
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
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气体分离膜的应用
（1）特殊气体的富集：富氧空气主要用于医用和工业燃烧 （2）CO2、SO2、H2O的回收和脱除。 天然气的净化： 天然气：开采石油的伴生气，主要成分为甲烷，含少量乙烷、丁 烷、戊烷、CO2、CO、H2S 危害：造成管路及设备腐蚀；降低天然气热值，浪费管输能力； 对于液化天然气还可能引起冻结。 管输标准：CO2<3%；H2S<20mg/m3；
根据 材料 来源
根据 膜的 结构
根据 膜的 功能
固 体 膜
液 体 膜
天 然 膜
合 成 膜
多 孔 膜
致 密 膜
离 子 交 换 膜
渗 析 膜
微 孔 过 滤 膜
超 过 滤 膜
反 渗 透 膜
渗 透 汽 化 膜
气 体 渗 透 膜
无机材料膜
有机高分
固体膜
对称膜
根据膜断面 的物理形态
不对称膜 复合膜
平板膜 根据固体 膜的形态
液中有用的物质等。
气体分离膜
分离机理 致密膜：没有宏观的孔洞，溶解-扩散作用 多孔膜：有固定孔洞，孔径，筛分 膜材料 H2的分离：醋酸纤维素、聚砜、聚酰亚胺等 O2的分离富集：聚二甲基硅氧烷及其改性产品和含三甲硅烷 基的高分子 CO2分离：富氧膜可作为CO2分离膜，在膜材料中引入亲CO2 的基团，可大大提高CO2的透过性。 SO2的分离：引入亲SO2的亚砜基团分离养护泥
各式吸潮剂
2.SAP的吸水原理
较慢。通过毛细管吸附和分散作用吸水。 水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用, 亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使 树脂的网络扩张。
（外）
H2O
网络内外产生渗透压, 水份进一步渗入.
（内）
吸水树脂的离子型网络
决定性作用
随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零; 而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵 消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。
一、高吸水性树脂定义 二、分类 三、基本特点和用途 四、SAP结构
高吸水性树脂
高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称SAP)
也称为高吸水性树脂、超强吸水剂、高吸水性聚合物， 是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分 子材料。
二、分
类
甲壳质衍生物
淀粉系
SAP
合成高分子系
（3）典型膜过程－反渗透
P > 盐溶液 纯水
H2O
渗透 平衡
反渗透
反渗透技术的应用
（1）海水、苦咸水的淡化 • 反渗透过程已成功使用30多年，据统计，在全世界所有淡化 过程生产1.15×107m3/d的饮用水中，反渗透占23.4%。 • 优点：能耗和投资运行费用低，占地小，设备腐蚀轻，易建 造、操作、维修，建厂时间短。
多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等
纤维素类
其它
超强吸水高分子材料综述
首先看看它们和传统吸水材料相比
普通吸水材料
SAP
超强吸水高分子材料综述
SAP优点
吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
吸水前
吸水后
超强吸水高分子材料综述
保水能力高:即使受压也不易失水
SAP优点
超强吸水高分子材料综述
用途
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
1.高分子分离膜的定义 2.分离膜的种类
3.典型分离膜过程的应用
膜简介
定义： 具有选择性分离功能的薄 膜材料。
水小分子 大分子
料液 膜 渗透液
“21世纪的多数工业中，膜技术扮演着战略的角色”
“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪化工的未来”
膜的种类
根据 膜的 材质
Thank you
管式膜
中空纤维膜
核径蚀刻膜
3.5 典型的膜过程及应用
分离膜的主要用途： 利用膜对不同物质透过性不同对混合物分离
半透性
对被分离物质的透过性（透过率）
评价 标准
对不同物质的选择性透过（透过选择性）
（1）典型膜过程－ 微滤
• 微滤：当压力推动流体透过膜或其他过滤介质，从流体中分离 微米大小的粒子时，这个过程为微滤。 • 孔径：0.025~10nm；推动力为0.01~0.2MPa • 微孔膜：均匀多孔薄膜，厚度90~150 nm • 原理：在压力差的作用下，利用膜的孔径的大小对微粒进行机 械筛分和截留。
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离， 是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化工、食 品、医药、生化
• 纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异 物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无 菌水等。 • 食品工业。在牛奶加工厂中用超滤技术可从乳清中分离蛋白 和低分子量的乳糖。
纤维素系
纯合成高分子
聚丙烯酸类 聚丙烯酸钠交联物 丙烯酸—乙烯醇共聚物 丙烯腈聚合皂化物 其它
聚乙烯醇类
聚乙烯醇交联聚合物 乙烯醇—其它亲水性单体接枝共聚物 其它
天然高分子加工产物
淀粉类 淀粉—丙烯腈接枝聚合水解物 淀粉—丙烯酸共聚物 淀粉—丙烯酰胺接枝聚合物 其它 纤维素接枝共聚物 纤维素衍生物交联物 其它
微滤的应用
• 微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、 药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 • 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而 进行微粒和细菌含量的测定。 • 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细 菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可 借助微孔膜去除。
（2）典型膜过程－超滤
• 超滤：按分子大小而去除的压力推动膜过程 • 孔径：2 ~ 50nm
• 截留物质：能够截留分子量300~500000的物质。糖、生物分子、 高分子聚合物、胶体物质 • 操作压力： 0.1 ~ 0.5MPa。 • 原理：筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而 大于孔径的微粒则被截留 • 膜材料：聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维素
• 海水淡化在沙特至少有6套，产水2300-57000 m3/d，苦咸水 淡化13套，3500-53000 m3/d。
海水
液氯灭菌
硫酸铝絮凝
反渗透 二级反渗透
硫酸调pH=6
砂滤 饮用水
活性炭脱氯
（2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。 与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比较，反渗透 法脱水浓缩成本较低，而且产品的风味和营养不受影响。 （3）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收利用废
汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽车、家具等制 品的电泳涂装淋洗水中常含有1％-2％的涂料（高分子物质）， 用超滤装置可分离出清水重复用于清洗，同时又使涂料得到浓缩 重新用于电泳涂装。 果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除去果汁的 果胶和酒中的微生物等杂质，使果汁和酒在净化处理的同时保持 原有的色、香、味，操作方便，成本较低。 在医药和生化工业中处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物 质，从生物中提取药物等。