膜材料的简介制备.docx
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1、分别膜材料和膜制备技术的争辩进展摘要:膜分别技术是当代型高效的分别技术, 也是二十一世纪最有进展前途的高技术之一,目前在膜分别过程中, 对膜的争辩主要集中在膜材料、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, 人们越来越生疏到争辩膜材料及其膜技术的重要性。关键词:分别膜 制备 进展1. 膜分别技术的进展简史膜在自然中,特别是在生物体内是广泛而永恒存在的。可人类对它的生疏、利用、模拟以至人工合成的过程却是及其漫长而曲折的。人们对膜进展科学的争辩则是近几十年来的事。是在1748 年,诺来特(Nollet ) 就留意到水自发通过猪膀胱而集中到酒精中。在1864 年, 特劳贝( Trau
2、be) 才成功制成人类历史上第一片人造膜亚铁氰化酮膜。但直到1960 年洛布(Loeb) 和索利拉金(Souriraja) 争辩出具有商业价值的醋酸纤维素非对称(L - S) 膜,确定了L - S 制膜工业, 才开创了膜技术的纪元。随后的20 年是“膜技术的黄金时代”。以石油危机和人类环境意识增加为契机。伴随相关学科的进展,国内外学者对高分子膜的形成、膜构造、物性、性能、过程及应用等开展争辩,取得了很大的进展,为以后膜科学的进展、膜技术的产业化奠定了根底。1与传统的分别操作相比,膜分别具有以下特点:1膜分别是一个高效分别过程,可以实现高纯度的分别;2大多数膜分别过程不发生相变化,因此能耗较低;
3、3膜分别通常在常温下进展,特别适合处理热敏性物料;4膜分别设备本身没有运动的部件,牢靠性高,操作、维护都格外便利。2. 分别膜分类按膜的材料分类,可分为有机膜、无机膜、液膜;按膜的构造分类,可分为对称膜和不对称膜;按作用机理分类,可分为多孔膜和致密膜;按应用范围分类, 可分为微滤膜MF 膜、超过滤膜UF 膜、反渗透膜RO 膜、气体分别膜GS膜、离子交换膜等。22.1 无机膜材料无机膜材料通常具有格外好的化学和热稳定性,但无机材料用于制膜还很有限, 目前无机膜的应用大都局限于微滤和超滤领域3。无机膜材料主要有两大类, 一是无机致密膜, 二是微孔膜4。无机致密膜主要有致密金属材料和氧化物电解质材料
4、; 致密金属材料的分别作用是通过溶解集中或者离子传递机理而进展的, 所以致密膜金属材料具有较好的选择性, 主要用于气体的分别5。对于致密固体氧化物电解质, 这类材料对氧具有很高的选择性, 但其通量较低使其应用受到限制。最近进展了的钙钛型超导材料对氧有较高的渗透通量, 它在无机膜反响器中应有很好的应用前景。此外, 以钢为支撑体, 分子筛为表皮的组合膜已经实现了商业化。由于分子筛具有与分子大小相当且均匀全都的孔径, 离子交换性能、高温热稳定性良好的择形性能和易被改性等特点, 在石油化工中得到广泛应用, 它是抱负的无机致密分别膜和无机催化膜材料。微孔材料主要有多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃和活性炭等,
5、 与致密无机膜相比, 多孔无机膜的应用范围更大。最近又开发争辩了一种的无机材料, 即沸石膜, 它具有格外小的孔, 可用于气体分别与渗透汽化。6近年随着膜分别技术及其应用技术的进展, 对膜提出了越来越高的要求, 因此其争辩除结合膜反响、超滤、微滤中各种应用要求进展研发外, 还应对有机无机材料的复合膜、耐强酸碱膜材料、支撑体材料以及高选择性、高通量的致密无机膜材料及其材料的构造与性能之间的关系进展深入的争辩。2.2 有机膜材料目前市场销售的分别膜主要以高分子膜为主, 它几乎涵盖了全部的膜过程, 得到了广泛应用, 概括起来它们主要有以下几类。2.2.1 纤维素类纤维素类是资源丰富的自然高分子化合物,
6、 主要来源于植物细胞材料, 由于纤维素及其衍生物是线型棍状且不易弯曲的大分子, 且其亲水性好, 膜的污染程度较小, 因而是最早的反渗透和超滤膜材料, 它可以制备从反渗透至微滤孔径范围较宽的膜, 具有较高的通量。但它的结晶度较高, 难于加工, 抗氧化力量差, 易水解, 在运行过程中有压实现象发生, 抗生物侵蚀的力量又较弱, 因 此需要进展一系列改性, 通过改性可以获得诸如醋酸纤维素类、醋酸丙纤维素类、再生纤维素类等性能较好的膜。对纤维素类聚合物重复单元构造和粘度性质进展了认真争辩, 觉察在纤维素类中引进一个或几个脂基, 可转变纤维素类亲水性和官能基团数目, 由此带来了纤维素类粘度的变化7。因此,
7、 为了扩大纤维素类膜的应用, 在其改性方面需进展进一步争辩, 以获得高性能的纤维素类膜。2.2.2 聚酰胺类聚酰胺类是含聚酰胺链段的CONH的一系列聚合物, 它是一簇很大的聚合物, 由于其具有耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂, 且其亲水性较好, 具有高的水通量和较低的截流分子量,目前已用于超滤、蒸汽渗透、反渗透,气体分别、LB 膜(亲油及亲水基团分别有序排列的双层选择膜) 等。对液体分别膜所用聚酰胺类材料进展过认真争辩, 得到了其构造类型与分别性能的关系。但由于聚酰胺类膜对蛋白质溶质有猛烈的吸附作用, 易被蛋白质污染, 因此需对使用范围广的聚酰胺类材料进展进一步争辩; 由此在争辩中消灭了聚芳香砜和酮
8、类等高分子材料。蹇锡高等推出了系列耐高温材料杂耐联苯醚砜、杂耐联苯聚醚酮等, 由于引入了杂耐联苯, 聚合物的性能有很大改进, 它们可以直接制备超滤膜、纳滤膜和气体分别膜, 但也可以通过磺化、甲基化等方法改性后制膜。此外, 聚稀烃类、芳香杂环类、聚酰亚胺类、聚芳香醚类等高分子材料也广泛的用作液体和气体分别用的高分子膜材料。目前用于制膜的高分子材料虽多, 但它们各自的分别特性都存在一些缺乏之处, 因此, 对膜材料除了研发型材料外, 在原有膜材料的根底上对膜材料改性也是提高膜性能的一种途径。82.2.3 改性膜材随着膜科学与技术应用领域的拓展, 对膜材料的性能提出了更高的要求, 因而单一的均聚物高分
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