界面聚合制备分离膜的材料选择与制备方法..pptVIP

界面聚合制备分离膜的材料选择与制备方法 目录 01 分离膜定义 02 界面聚合 03 界面聚合制备分离膜方法 04 优点与缺点 05 实例 1 分离膜 分离膜是一层特殊制造的、具有选择性透过性能的薄膜，在外力推动下可对混合物进行分离、提纯、浓缩。分离膜的分类方法有很多种，按材料分：有机膜和无机膜(无机物膜包括陶瓷膜、金属膜、分子筛膜)等； 按膜的分离原理及使用范围分：有微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等； 按膜断面的物理形态分：有对称膜、不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等；按物质透过分离膜的能力可以分为两类： 一种是借助外界能量，物质由低位向高位的流动；另一种是以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 2 界面聚合 界面聚合的发展史 第一篇界面聚合的报道出现于1898年，Einhorn用对苯二酚的水溶液和光气的甲苯溶液反应制备聚碳酸酯。 1959年，Morgan等第一次详细地比较了传统的熔融聚合和界面聚合，认为界面聚合不需要两单体的化学计量平衡，高分子量聚合物甚至在较低的转化率和较低的温度下，很短时间就可以得到。 Cadotte等于1972年首次采用界面聚合反应制得复合膜 界面聚合：在两种互不相溶，分别溶解有两种单体的溶液的界面上（或界面有机相一侧）进行的缩聚反应叫做界面聚合。 反应所得到的聚合物不溶于溶剂，在界面中析出。 界面聚合 界面聚合的特点 界面聚合具有设备简单、操作容易、反应快速、制备高分子量的聚合物无需严格的等当量比、可连续性获得聚合物、常温聚合不需加热、对单体纯度要求不高等特点，已在膜材料、微胶囊材料、纤维材料以及新型材料等制备中发挥着重要作用。 界面聚合 界面聚合的应用领域 界面聚合法由于具有以上等优点已引起了人们越来越多的重视,特别在近些年,利用界面聚合成功的制备了具有特殊性能的新材料,如膜、微胶囊、纤维、复合材料等,打破了原来只能用于制备聚酯的限制,为这种经典的制备聚合物材料的方法带来了新的生机。 3 界面聚合制备分离膜 界面聚合反应成膜原理 界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应,从而在多孔支撑体上形成一很薄的致密层。 如图所示,将支撑体(通常是微滤或超滤膜)浸入含有活泼性单体的水溶液中,使其充分浸润,随即排出过量的溶液,并将此膜浸入含有另一种活泼单体的有机(油) 相中。两种活泼单体在支撑体表面会互相反应,形成致密的聚合物皮层。由于含单体的两相互不相容,反应仅在界面处发生,因此生成的聚合物层很薄,从而致使复合膜的渗透性和选择性都大为提高。该方法的关键是选择具有合适分配系数的反应单体并设置合适的扩散速度以获得理想膜表面致密度。 界面聚合制备分离膜 界面聚合制备分离膜的材料 常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和多元酰氯等。其中,多元胺、多元醇和多元酚可溶于水相,多元酰氯则可溶于有机溶剂(油) 相,反应后分别形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。其中聚酰胺膜是界面聚合法制备复合膜中最常见的,也是最早工业生产的膜。 界面聚合制备分离膜 界面聚合制备分离膜的材料 常用的芳香多元胺有：苯二胺 ( 如邻苯二胺 、间苯二胺等) 及其衍生物，以及合成的新型多元胺。 常用的脂肪多元胺有：二乙烯三胺、三乙烯四胺等。 哌嗪或其衍生物也是界面聚合中常用的水相单体。 大分子的多元胺也可用作界面聚合 的单体，聚乙烯亚胺就是常用的一类 。 进行界面聚合的水相单体除多元胺外， 多元酚也是常见的水相单体。 用于界面聚合的有机相单体除常用的苯二酰氯( 如间苯二酰氯、对苯二酰氯等) 和苯三酰氯( 如均苯三甲酰氯)外，还有苯四甲酰、环烷烃多元酰氯、多元磺酰氯、带有功能基团的多元酰氯衍生物。 4 优点与缺点 界面聚合制备分离膜的优点 （1）反应具有自抑制性，可制成厚度小于50 nm极薄的膜，这是因为初始膜的形成会阻碍水相单体向反应区扩散； （2）反应在两相界面处进行，对反应物的纯度没有特别要求； （3）界面聚合生成的聚合物膜缺陷较少，这是由于反应具有自抑制性和自密封性； （4）界面聚合膜的分离层与支撑层之间存在一分离层/支撑层互嵌的界面区，使得分离层与支撑层结合得较为牢固； （5）界面聚合膜能够较容易放大到工业规模。 优点与缺点 界面聚合制备分离膜的缺点 １　膜抗污染性差 解决办法：1、复合纳滤膜表面亲水性改性（一般认为，膜表面污染会随着复合膜表面的亲水性的增强而降低）；2、复合纳滤膜表面电荷性改性（使膜表面带有和目标分离物相同电性的电荷会产生静电排斥力，会阻止污染物在膜表面的吸附，进而减轻膜污染的程度）3、复合纳滤膜表面粗