高分子硬弹性纤维与中空纤维膜的研究与开发应用.pdfVIP

高分子硬弹性纤维和中空纤维膜的 研究与开发应用 浙江大学高分子科学与工程学系教授徐又一 众所周知，高分子材料由于它价廉、性能优异在许多领域中得到了广泛的应用。然 而，目前我国树脂加工的水平较低，深度不够，往往都作为一些塑料箱、包装薄膜、编织 带、撕裂绳、打包带．塑料日用品以及普通化纤纺织品使用，它的附加价值相当低。70 年代起，国外已应用高科技的加工手段，把树脂加工成为特种功能化的纤维材料，大大 地提高了它们的附加价值。例如，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)作为通用的大品种树脂，它 000～9 们的原料价目前仅6 000元／吨。如果加工成中空纤维膜材料，它们的原材料单 耗仅为1：1．2，但是由于中空纤维膜是一种功能分离材料，可以广泛地应用于物质的 分离和浓缩，它的销售价是以单位膜面积(m2)来计算的，同时材料的密度从原来的 0．91 g／cm3(PE)，下降到制成中空纤维膜以后的0．56g／cm3～o．3 g／cm3(PP)、0．964 g／cm3。这样它们的销售价可达到80～100万元／吨，与原材料价格相比增值80～10·) 倍，大大提高了PP、PE树脂的附加值。目前，国外只有美国的Celanese公司、德国的 膜的能力。然而进口的中空纤维膜价格十分昂贵，例如。进口德国Enka公司生产的P1’ 中空纤维膜，每干米售价为27马克，折合成每吨膜的售价高达108万马克(用于人丁： 肺、膜式氧合器)，而进口日本三菱人造丝公司的PE中空纤维膜每平方米的售价也要 700元人民币(用于膜一生物反应器)。因此，聚烯烃中空纤维膜的国产化，不仅可节省 大量外汇。而且还大大降低膜器件的成本。有利于膜分离设备在国民经济各行业的推 广应用。 物质的分离与浓缩是石油、化工、生物工程、医药、食品、饮料、发酵、环保等行业的 重要工艺过程。传统的分离方法主要有离心、沉降、蒸发、精馏、吸附、萃取等过程。这些 传统工艺过程最大的缺点是能耗大、成本高，有些分离过程有二次污染，而且不能适用 于热敏性物质(如生物制剂、易分解氧化物质)的分离。而高分子膜分离过程具有分离 效率高、选择性好、：j己相变、能耗低、无二次污染、体积小、设备投资省等特点，已在化 工、石油、生物工程、电子、医药、食品饮料、饮用水处理以及环保等行业的气／气、气／ 液、气／固、液／液、液／固等物质的分离和浓缩过程中得到广泛的应用，是高速发展的新 兴、高技术产业之一。仅1994年世界分离膜总销售额已超过40亿美元。据1998年5 —66— 为3．86亿美元，到2001年预计可达到5亿美元，占美国膜市场的32％，详情见表1。 表1美国膜产品市场销售与发展预计 单位：N-Tf美元 产品名称 1997年 2001年 年平均增长速度(％) 气体分离膜 135 8．o 渗透蒸发膜 71 17．o 反渗透膜 270 lo．o 超滤膜 284 lo．o 微滤膜 500 6．6 电渗析膜 57 13．0 血透析膜 233 4．9 其它膜 14 17，o 总计 该报导还对膜市场的应用作了分析，指出1997年美国生物工程、生物医疗、血透 析治疗占了市场总额的40％。生物工程和生物医疗是应用膜技术增长最快的两个领 域，其年平均增长速度为13％，然而对于工