超滤膜材料选择、制备及应用.
pvdf中空纤维超滤膜生产原理
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超滤膜制备方法
超滤膜制备方法摘要：超滤膜是分离工程中的关键组件，广泛应用于水处理、食品工业、生物技术和医药等领域。
本文档详细介绍了超滤膜的制备方法，包括材料选择、制膜工艺、后处理技术以及性能评估。
通过阐述不同的制备技术和步骤，旨在为研究人员和工程师提供全面的指导。
1. 引言超滤膜是一种具有特定孔径的分离膜，能够截留分子量在几千到几百万道尔顿的溶质。
它的工作原理主要是基于筛分效应和溶质与膜材料的相互作用。
超滤膜的性能直接影响到分离效果和运行成本，因此其制备方法至关重要。
2. 超滤膜材料超滤膜材料主要包括聚合物和无机材料。
聚合物材料如聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等因其良好的成膜性、机械强度和化学稳定性而被广泛使用。
无机材料如氧化铝、氧化锆等则因其优异的热稳定性和耐化学腐蚀性在某些特殊领域得到应用。
3. 制膜工艺3.1 相转化法相转化法是最常用的超滤膜制备方法，包括非溶剂诱导相分离（NIPS）和热诱导相分离（TIPS）。
3.1.1 非溶剂诱导相分离（NIPS）NIPS法是通过将聚合物溶液浸入非溶剂浴中，诱导聚合物富相和贫相的分离，从而形成多孔结构。
该方法的关键在于聚合物溶液的配方和凝固浴的组成。
3.1.2 热诱导相分离（TIPS）TIPS法是通过高温下聚合物溶液的温度变化来诱导相分离。
这种方法适用于那些在高温下不易溶解而在低温下易溶解的聚合物。
3.2 拉伸法拉伸法是通过机械拉伸来改变聚合物膜的结构，从而产生微孔。
这种方法通常用于制备具有高度取向孔结构的超滤膜。
3.3 表面修饰法表面修饰法是通过化学或物理手段在膜表面引入特定功能基团，以改善膜的亲水性、抗污染性和选择性。
4. 后处理技术为了提高超滤膜的性能，通常需要进行后处理，如交联、表面涂层、等离子体处理等。
这些技术可以进一步调整膜孔大小、改善机械强度和化学稳定性。
5. 性能评估超滤膜的性能评估包括纯水通量测试、截留率测试、抗污染性能测试等。
这些测试结果对于评价膜的分离效率和实际应用潜力至关重要。
pvdf超滤膜组分
pvdf超滤膜组分
PVDF超滤膜是一种高效的分离膜，由聚偏氟乙烯（PVDF）材料制成。
PVDF超滤膜具有优异的化学稳定性、耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性等特点，因此被广泛应用于水处理、生物制药、食品饮料等领域。
PVDF超滤膜的组分主要包括聚偏氟乙烯（PVDF）树脂、添加剂和溶剂。
其中，PVDF树脂是PVDF超滤膜的主要组分，其具有高分子量、高结晶度、高熔点和高耐化学性等特点。
添加剂主要包括增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等，可以改善PVDF超滤膜的加工性能和使用寿命。
溶剂则是将PVDF树脂和添加剂混合后形成膜材料的介质，常用的溶剂有NMP、DMF、DMAc等。
PVDF超滤膜的制备过程主要包括溶液制备、膜材料制备、膜成型和后处理等步骤。
首先，将PVDF树脂和添加剂加入溶剂中，形成均匀的混合溶液。
然后，通过膜成型技术将混合溶液制成膜材料，常用的膜成型技术有浸涂法、溶液浸渍法、相转移法等。
最后，对制备好的PVDF超滤膜进行后处理，如清洗、干燥、切割等，以获得符合要求的膜产品。
PVDF超滤膜具有许多优点，如高通量、高分离效率、低能耗、易清洗等，因此被广泛应用于水处理、生物制药、食品饮料等领域。
例如，在水处理领域，PVDF超滤膜可以用于海水淡化、污水处理、饮用水净化等；在生物制药领域，PVDF超滤膜可以用于生物反应
器的分离和纯化等；在食品饮料领域，PVDF超滤膜可以用于果汁、啤酒、乳制品等的澄清和浓缩等。
PVDF超滤膜是一种高效、可靠的分离膜，其组分和制备过程对其性能和应用具有重要影响。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，PVDF超滤膜的应用前景将更加广阔。
超滤膜的应用与原理
超滤膜的应用与原理应用介绍超滤膜（Ultrafiltration Membrane）是一种常用的膜分离技术，主要用于分离和浓缩溶液中的大分子物质和悬浮物。
超滤膜能够移除溶液中的高分子聚合物、胶体和微生物，广泛应用于水处理、食品和饮料工业、制药工业等领域。
工作原理超滤膜是一种半透膜，由于具有较大的孔径（通常为几纳米至几十纳米），使得溶液中的溶质、胶体和微生物无法通过膜孔，但溶剂和低分子量物质可以通过膜孔。
超滤过程是通过施加一定压力将原料液体推入超滤膜的一侧，并在压力差的作用下，让溶剂和小分子通过膜孔，而大分子被滞留在膜表面，从而实现分离的过程。
应用领域1.水处理领域：超滤膜常用于水处理中的脱盐、除菌和除臭等过程。
它可以有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌和病毒，提供清洁、安全的饮用水。
此外，超滤膜还可以用于处理工业废水和污水，去除有害物质。
2.食品和饮料工业：超滤膜在食品和饮料工业中的应用非常广泛。
它可以用于去除牛奶中的脂肪和细胞、浓缩果汁、澄清啤酒、去除蛋白质等。
超滤膜能够保持食品和饮料的原始口感和营养成分，提高产品质量。
3.制药工业：超滤膜在制药工艺中的应用越来越重要。
它可以用于浓缩和纯化抗生素、脱除药物中的无效成分、去除微生物等。
超滤膜在制药领域中具有高分离效率、低能耗和占地面积小的优势。
4.生物技术：超滤膜在生物技术中起着关键的作用。
它被用于澄清和浓缩发酵液、分离和提纯重组蛋白、分离细胞和培养基等。
超滤膜具有滤液清澈、分离效率高、易于操作等优势。
主要优势1.高效分离：超滤膜能够有效地分离和去除溶液中的大分子物质和悬浮物，具有高分离效率。
2.营养保留：超滤膜在处理食品和饮料时能够保留产品中的营养成分，不会对产品造成损失。
3.操作简便：超滤膜的操作相对简单，只需施加一定压力即可实现分离过程。
4.低能耗：与传统的分离方法相比，超滤膜具有低能耗的优势，有利于节约能源和降低成本。
使用注意事项1.清洗维护：超滤膜在使用过程中需要进行定期清洗和维护，以保证膜的正常运行和延长使用寿命。
怎样选择超滤膜材料及其适用领域
怎样选择超滤膜材料及其适用领域超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物（例如：醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料）、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
由此可知，超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。
超滤膜的材料可以分为：一．纤维素酯类：二醋酸纤维素（CA）为水系CA（醋酸纤维），其对蛋白吸附比较低，适用于低分子醇类、油脂类溶液的过滤或科研中特殊成分的分析测定三醋酸纤维素（CTA）,亲水性强，非特异性吸附极低，溶剂和小分子溶质在滤过时不会因被膜吸附而产身损失，因此在样品清洗、除蛋白以及需要回收滤过液的操作中，敬意使用三醋酸纤维素膜。
硝化纤维素（CN），其对蛋白等生物大分子吸附力强，用于医学研究及诊断的细菌培养和生物工程；DNA-RNA杂交实验和检定；做液闪测定、放射性示踪物的超净制备和电泳、微量元素分析等。
乙基纤维素（EC）混合纤维素（CN-CA）,适合水溶液，较低的蛋白吸附，流速高，热稳定性强，不适用于有机溶剂，特别适用于水基溶液。
混合纤维素制成的膜，是一种标准的常用滤膜。
由于成孔性孔隙率高，截留效果好，亲水性好，材料易得且成本较低，因此，该膜的孔径规格分级最多，从0.05～8um，约有近十个孔径型号。
该膜使用温度范围较广。
可耐稀酸，不耐有机溶液和强酸、强碱溶液。
不适用酮类、酯类、强酸和碱类等液体的过滤。
性价比高。
应用于：实验室、小生产工艺中除菌、除微粒的过滤；水体中大肠肝菌群的测定，饮用水、地表水、井水等，除菌过滤，溶液中微粒及油类不溶物的分析，水质污染指数测定，气体、油类、饮料、酒等微粒和细菌过滤。
为样品前处理过滤中最为广泛使用的滤膜之一；2微米和5微米的滤膜还用于油料过滤。
再生纤维素,一种高亲水的膜，对蛋白的吸附极低，但用于从低蛋白浓度的稀释溶液中回收蛋白时，可以得到极高的收率。
中空纤维超滤膜实验报告
中空纤维超滤膜实验报告中空纤维超滤膜实验报告摘要：本实验旨在研究中空纤维超滤膜的过滤性能和应用前景。
通过实验测试，得出了中空纤维超滤膜在水处理领域的潜力，为其进一步应用提供了科学依据。
引言：中空纤维超滤膜是一种新型的膜分离技术，具有高效、节能、环保等优点，在水处理、饮用水净化、废水处理等领域具有广泛应用前景。
本实验通过对中空纤维超滤膜的实验测试，旨在探究其过滤性能以及可行性。
实验方法：1. 实验材料准备：准备中空纤维超滤膜样品、水样、溶液等。
2. 实验装置搭建：将中空纤维超滤膜样品装置于实验装置中，确保流体能够通过膜孔。
3. 实验参数设置：调整实验装置的操作参数，如压力、流速等。
4. 实验过程监测：通过实验仪器对实验过程进行监测，记录数据。
5. 数据处理与分析：对实验数据进行处理与分析，评估中空纤维超滤膜的过滤性能。
实验结果与分析：通过实验测试，我们得出了以下结论：1. 中空纤维超滤膜具有良好的过滤性能，能够有效去除水中的悬浮固体、胶体、微生物等。
2. 中空纤维超滤膜的过滤效率与操作参数有关，适当调整压力和流速可以提高过滤效果。
3. 中空纤维超滤膜的膜通量较高，能够满足大规模水处理需求。
4. 中空纤维超滤膜的耐污染性较好，能够长时间稳定运行。
应用前景：中空纤维超滤膜在水处理领域具有广泛的应用前景：1. 饮用水净化：中空纤维超滤膜能够有效去除水中的有害物质，提供安全健康的饮用水。
2. 工业废水处理：中空纤维超滤膜可以用于工业废水的处理，实现废水的回用和资源化利用。
3. 海水淡化：中空纤维超滤膜可以应用于海水淡化领域，解决淡水资源短缺问题。
4. 医药领域：中空纤维超滤膜可以用于药物的分离纯化和血液透析等医药应用。
总结：通过本实验，我们对中空纤维超滤膜的过滤性能和应用前景有了更深入的了解。
中空纤维超滤膜作为一种新型的膜分离技术，具有广泛的应用潜力。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，相信中空纤维超滤膜将在水处理领域发挥越来越重要的作用，为人类提供更清洁、健康的生活环境。
污水处理中的超滤技术及应用案例
污水处理中的超滤技术及应用案例污水处理是一种重要的环境保护技术，可以有效地减少污染物的排放和对水资源的浪费。
超滤技术作为一种常用的污水处理方法，在过去的几十年中取得了显著的发展。
本文将介绍超滤技术的原理、应用领域以及相关的应用案例。
一、超滤技术的原理1. 滤膜孔隙尺寸：超滤技术通过特定尺寸的滤膜，将污水中的悬浮颗粒、胶体物质和高分子有机物截留在滤膜表面，使洁净水从膜孔中通过，从而实现污水的过滤和分离。
2. 滤膜材料：常见的超滤膜有聚酯、聚丙烯、聚氨酯等材料，具有良好的耐腐蚀性、抗压强度和稳定性，适用于不同水质的处理。
3. 操作压力：超滤技术通常需要一定的操作压力，以推动污水通过滤膜孔隙，增加水的透过速率。
二、超滤技术的应用领域1. 生活污水处理：超滤技术可以有效地去除生活污水中的悬浮物、微生物和有机物，生产出清澈透明的再生水，可以用于灌溉、环境景观和其他非饮用用途。
2. 工业废水处理：超滤技术在工业领域的应用非常广泛，可以去除含有悬浮颗粒、有机物和油污的废水，减少对环境的污染，达到排放标准。
3. 饮用水净化：超滤技术可以去除饮用水中的微生物、颜色、浑浊物和异味物质，提供清洁健康的饮水。
4. 海水淡化：超滤技术在海水淡化中起着重要作用，可以通过滤膜截留海水中的盐分和杂质，生产出高品质的淡水。
三、超滤技术的应用案例1. 北京奥运会水上项目场馆污水处理厂：借助超滤技术，该污水处理厂成功地将奥运会期间的场馆污水进行了处理和再利用，达到了重新使用的水质要求。
2. 上海露天游泳场馆水质净化工程：该项目采用超滤技术对露天游泳场馆的循环水进行处理，有效去除悬浮颗粒和微生物，提供清洁、透明的游泳水。
3. 污水处理车载装置：超滤技术在移动污水处理领域应用得越来越广泛，一些移动污水处理车辆配备了超滤装置，可以在不同地点对污水进行即时处理，方便实用。
总结：超滤技术是一种高效、环保的污水处理方法，具有广泛的应用。
随着技术的不断创新和发展，超滤技术在水处理领域将发挥越来越重要的作用，带来更清洁、可持续的水资源利用。
化学技术操作中常见的滤膜选择指南
化学技术操作中常见的滤膜选择指南化学技术操作中，滤膜是一个常见且关键的工艺步骤。
滤膜的选择对于产品的质量和产能具有重要影响。
然而，在市场上存在众多不同类型的滤膜，每种滤膜都有其独特的特性和适用范围。
因此，合理选择滤膜是确保操作顺利进行的关键因素之一。
下面将以常见的几种滤膜材料为例，介绍滤膜选择的一些指南。
1. 超滤膜超滤膜是一种孔径范围在0.1-0.01微米的滤膜，常用于液体的悬浮物分离和浓缩。
根据操作要求，可以选择不同的超滤膜材料，例如聚酯、聚丙烯等。
在选择超滤膜时，需要考虑被过滤液体的粘度、温度和操作压力等参数。
2. 陶瓷滤膜陶瓷滤膜具有较高的耐温性和耐腐蚀性，可以应对一些较为苛刻的工艺条件。
它适用于处理高温、高浓度的溶液，例如酸碱浆料或含有固体颗粒的溶液。
陶瓷滤膜常用的材料有氧化铝、氧化硅等，选择时需考虑操作温度、PH值和颗粒大小等因素。
3. 膜分离技术膜分离技术是一种利用微孔滤膜的方法进行分离的过程。
根据被分离物质的大小和特性，可以选择不同孔径的膜。
例如，纳滤膜适用于分离纳米级颗粒，而微滤膜适用于分离微米级颗粒。
膜分离技术在化学工业中广泛应用于分离、浓缩和纯化等工艺。
4. 有机膜有机膜是一种以合成的聚合物材料为基础的膜分离技术。
它具有较高的选择性和通透性，适用于多种分离过程，例如气体分离、水处理和溶剂除盐等。
有机膜的选择在于其孔径大小、透过率和抗污染性等。
5. 离子交换膜离子交换膜是一种特殊的滤膜，其主要作用是进行离子交换反应或离子选择性通透。
离子交换膜广泛应用于电解过程、电解质浓度调节和水处理等领域。
在选择离子交换膜时，需要考虑其透过率、选择性和稳定性等特性。
综上所述，化学技术操作中的滤膜选择非常重要，它关系到操作的顺利进行和产品的质量。
在选择滤膜时，需要考虑液体性质、操作条件、滤膜特性和操作经济性等因素。
目前，滤膜市场上提供了各种不同类型和性能的滤膜，因此在选择时需要综合考虑各种因素，并选择合适的滤膜材料。
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• 聚乙烯醇缩丁醛( PVB )是聚乙烯醇与丁醛 发生缩合反应的产物,因其分子侧链带有亲 水性基团—OH 且具有良好的成膜特性, 已 逐渐成为一种新型的制膜材料。 • 采用连续制膜技术制备平片式聚乙烯醇缩 丁醛( PVB )超滤膜。
聚乙烯醇缩丁醛( PVB）超滤膜
将PVB应用于好氧膜生物反应器(MBR)对生 活污水进行处理，可以取得良好的效果。
聚醚砜 ( PES )
• 二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮也是一种 新型 荷电超滤膜制备材料。二氮杂萘酮结 构的聚芳醚砜酮是一种共聚型树脂，由于 其分子链具有扭曲的非共平面结构， 使其 聚合物在成膜时不能紧密堆积， 膜分离层 具有较大的自由体积。二氮杂萘酮结构的 聚芳醚砜酮超滤膜具有高通量、 高截留的 特点。
制备方法
• 熔融挤出－拉伸法
• 该方法是在熔融挤出－拉伸过程中，纯高聚物进 行熔融挤出，拉伸过程中硬弹性材料垂直于挤出 方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后 通过热定型工艺固定此孔结构
制备方法
• 热诱导相分离法（TIPS）
• 聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂高温形成均 相溶液，降低温度又发生固-液或液-液相分离， 然后脱除稀释剂就成为聚合物微孔膜。
传统材料
• • • • • • • 聚烯烃类 聚砜 聚醚砜PES 聚酰胺 含氟聚合物 纤维素及其衍生物 聚碳酸酯等
市场上使用较多性能较好
• • • • • 聚偏氟乙烯 ( PVDF) 超滤膜、 聚乙烯醇 ( PvA) 、 壳聚糖( CS ) 复合超滤膜 醋酸纤维素( CA) 超滤膜 易成膜， 膜性能高， 化学性质稳定、生 物 相溶性好等
二、制备及材料的研究
制备方法
• 浸没沉淀相转化法 • 熔融挤出－拉伸法 • 热诱导相分离法（TIPS）
制备方法
• 浸没沉淀相转化法
• 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。
超滤膜（ＵＦ）材料选择、制 备及应用
李春闯 张敬 崔丽娜 袁衍超
一、超滤膜简介
二、新型制备方法的研究 三、应用举例
超滤膜
• 超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径 范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。 • 超滤原理：是一种薄膜分离技术，依靠压 力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分 离颗粒，利用膜表面孔径机械筛分作用， 膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对杂 质的吸附作用，去除原液中的大分子物质 和微粒，以此来达到净化和分离的目的。
交替沉积自组装法
聚电解质 /陶瓷复合膜的制备及超滤性能 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室
• 在多孔陶瓷膜支撑体上通过静电自组装制 备聚电解质分离层是一种有效的制备有机 无机复合膜的方法。 • 交替沉积自组装法：由带相反电荷的聚电 解质在液/ 固界面通过静电相互作用交替沉 积形成多层膜。
交替沉积自组装法
2. 膜分类
•
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反渗透
0.0001
Hale Waihona Puke ••纳滤0.001
•
•
超滤
0.01
•
•
微滤
0.1
• •
微米 1.0
•
单价盐
•
二价盐 糖
•
• • • • • •
病毒 胶体 硅 蛋白 微生物 浊度
•
悬浮物
压力推动
Company Logo
超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。
超滤膜
• 最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也 常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮 液的分离，其应用领域在不断扩大。 • 用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制 品、食品工业；血液处理、废水处理和超 纯水制备中的终端处理装置。在我国已成 功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。 • 超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一， 在60年代超滤装置就实现了工业化。
• 通过对自组装层数、 材料和时间 ,聚电解质 溶液的 p H 等研究表明了在纳米范围内对 复合膜的孔径及厚度进行调整 ,从而在一定 程度上调节膜超滤性能. • 实现自组装技术在孔道内壁的可控修饰,将 是自组装技术在纳米尺度上进行膜层设计 的一个研究热点.
聚乙烯醇缩丁醛( PVB )超滤膜
聚乙烯醇缩丁醛( PVB）超滤膜：中国科学院过程工程研究所
聚醚砜 ( PES )
• 聚醚砜 ( PES ) 膜材料用途很广，几乎可以 制备 各种类型的膜。该材料耐压耐热耐氧 化性均较 高，生物相容性也较其他的膜材 料好，聚醚砜超滤膜还是制备复合膜的理 想基膜。 • 清华大学通过耐高温杂萘联苯聚醚砜酮平 板超滤膜的成功制备，强化了膜 的耐腐蚀 性，而且提高了抗溶解性，得到了大纯水 高蛋白截 留高效超滤膜
应用
应用领域分布：分别占比%60、18、15、7 综合：水：90；工业：10。
三、应用举例
• 饮用水处理
• 地表水处理
• 海水淡化
• 污水回用
水处理
悬浮物、胶体、有机物、微生物、大肠 杆菌等。改善色度、浊度
中空纤维超滤膜
• 在国外，超滤主要应用于饮用水处理，我 国则主要用于工业领域的废水回用，作为 反渗透的预处理。
聚偏氟乙烯 (PVDF)
• 聚偏氟乙烯 (PVDF) 是一种比较常见的成膜 材料，因其独特的性能很受欢迎。PVDF是 一种结晶性 聚合物，玻璃化温度-3 9℃结 晶熔点约为170℃ ，热分解温度在 316 ℃ 机械性能优良，具有良好的耐冲击性、耐 磨性和化学稳定性。 • 在室温下PVDF不被酸碱强氧化剂和卤素所 腐蚀，对芳香烃、脂肪烃、醇和醛等有机 溶剂很稳定，并且耐射线、紫外线辐射。
聚乙烯醇 (PVA)
• 聚乙烯醇 (PVA)材料具有严格的线型结构， 化学性质稳定，分子之间的氢键也使其具 有足够的热稳定性，分子链上夫量的羟基 使其具有高度的亲水性，具有与水相近的 溶解度参数，且具有良好的成膜 性及耐污 染性，国内被广泛用于制备亲水膜
醋酸纤维素( CA)
• 醋酸纤维素( CA) 因其成膜性好、透水性好 、价格低廉、来源易得而广泛用作超滤和 其它膜材料
超滤膜应用原理图
中空纤维超滤膜制备
• 将高分子膜材料等制成均相溶液，静置脱泡、过 滤，由喷丝孔中挤出，经空气浴、凝固浴。 • 凝固液和溶剂的双向扩散，使铸膜液凝固成中空 纤维。在这一过程中，纤维膜壁上形成致密的表 层和疏松支撑层，致密的表层可对水中大分子物 质或微粒起到截留作用，而支撑层除增强膜的机 械强度外，还是滤过液的通道。中空纤维经水充 分清洗和后处理后成干膜。将一束中空纤维用粘 结剂固定在一定结构的外壳里，即成超滤膜组件。