第2章膜和膜制备技巧.pptVIP

第2章 膜材料和膜制备 ; 膜分离技术的核心是分离膜。一种分离膜有无实用价值，要看其是否具备以下条件： (1)有高的截留率(或高的分离系数)和高的透水率； (2)有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能； (3)好的柔韧性和足够的机械强度； (4)抗污染性能好，使用寿命长，适用pH范围广； (5)运行操作压力低； (6)制备简单，便于工业化生产； (7)耐压致密性好，具有化学稳定性，能在较高温度下应用。;2-1 膜的分类;比较通用的膜的分类方法主要有4种。 ;;复合膜;1．纤维素衍生物类 2．聚酰胺类 3．聚砜类 4．聚烯烃类 5. 含硅聚合物 6．含氟聚合物;有机高分子膜;1．纤维素衍生物类;二醋酸纤维素膜--- 典型的反渗透膜 ;2．聚酰胺类;3．聚砜类;4．聚烯烃类;5. 含硅聚合物;6．含氟聚合物;例：青岛即发集团研发聚四氟乙烯分离膜 ;;2.3 高分子膜制备 ;2.3.1 对称膜（均质膜） ;1 致密均质膜;2 多孔均质膜;辐射源; (2)拉伸法制膜 拉伸法制膜一般要经过2步：首先，将温度已达其熔点附近的高分子经过挤压，并在迅速冷却的条件下制成高度定向的结晶膜；然后，将该膜沿机械力方向再拉伸几倍，这一次拉伸破坏了它的结晶结构，并产生裂缝状的孔隙。这种方法称为Celgrad法。 Celgrad法选用商品聚丙烯为膜材料，在拉出速率远高于挤出速率的情况下，聚丙烯分子本身变为一种与机械力成一致方向的微纤维形式，它会在机械力垂直方向上形成的折叠链按薄片排列的微晶中起核心作用。然后，在低于高分子的熔融温度、高于起始的退火温度下进行拉伸，使薄片之间的非晶区变形为微丝，结果形成一种顺着机械力方向具有狭缝隙的多孔互联网络。孔的尺寸决定于拉伸后的微丝。 ;2.3.2 非对称膜;1 相转化（溶液沉淀）膜;2 相转化制膜工艺 ;相转化法制膜方法包括以下几种 ;沉浸凝胶法(L-S法) ;相转化法制作不对称结构的反渗透膜，这种制膜法又称为L-S型制膜法，它分为六个阶段： (1)高分子材料溶于溶剂中，并加入添加剂，配成制膜液； (2)制膜液通过流涎法制成平板型、圆管型，或用纺丝法制成中空纤维型； (3)使膜中的溶剂部分蒸发； (4)将膜浸渍在对高分子是非溶剂的液体中(最常用的是水)，液相的膜在液体中便凝胶固化； (5)进行热处理，对非醋酸纤维素膜，如芳香聚酰胺膜，一般不需要热处理； (6)膜的预压处理。;例： 新型功能中空纤维膜制备技术及其产业化应用项目获国家发明奖 ;项目：新型功能中空纤维膜制备技术及其产业化应用奖项：国家技术发明二等奖;;3 复合膜;与相转化法制备的非对称膜相比复合膜具有以下特点;复合膜的制备法 ;敷;(1)聚合物涂敷 将多孔支撑层(即把基膜的上表面)浸入到聚合物的稀溶液中，然后将基膜从溶液中拉出阴干。 (2)界面缩合和界面缩聚 它是在基膜的表面直接进行界面反应，以形成超薄脱盐层。界面缩合是将基膜层浸入聚合物的初聚体稀溶液中，取出并排除过量的溶液，然后再浸入交联剂的稀溶液中进行短时间的界面交联反应，最后取出加热固化。 (3)单体催化聚合 又称就地聚合，它是将基膜浸入含有催化剂并在高温下能迅速聚合的单体稀溶液中，取出基膜，排去过量的单体稀溶液，然后在高温下进行催化聚合反应，再经适当的后处理，从而得到具有单体聚合物超薄脱盐层的复合膜。 ;(4)等离子体聚合 在射频下，进行无电极的诱导耦合辉光放电，使含氮有机低分子和无机低分子发生等离子聚合，而紧密地沉积在各种形状(如片状、管状、中空纤维等)的多孔基膜上，构成了以等离于体聚合物为超薄脱盐层的复合膜。 (5)动态形成 以加压闭合循环流动的方式，使胶体粒子或微粒子附着沉积在多孔支撑体的表面，以形成薄层底膜。然后再用高分子聚电解质的稀溶液，同样以加压闭合循环流动方式，将它们附着沉积在底膜上，从而构成具有溶质分离性能、有双层结构的复合膜。 ;5;2.4 荷电膜（离子交换膜）;1．异相离子交换膜 指形成膜的整个材料不是呈一相存在的膜叫异相膜。例如，离子交换树脂粉加上黏合剂和增塑剂后热压所成的膜即为异相膜。热压成形法是制备异相离子交换膜最常用的方法。 2．半均相离子交换膜 从宏观上看是一种均匀一致的整体结构，成膜的高分子化合物与具有离子交换特性的高分子化合物十分紧密地结合为一体，但都不是化学键结合。从微观上看，该交换膜应属于异相膜范畴，习惯上也可将此膜看做是均相离子交换膜。其制备方法类同异相离子交换膜和均相离子交换膜。 ;;2.5 无机膜材料 ;2.5.1 无机膜分类 ;2．多孔膜;(1)多孔金属膜 由多孔金属材料制成的多孔金属膜，包括Ag膜、Ti膜及不锈钢膜等，目前已有商品出售。其孔径范围一般为200~500 nm，厚度为