高分子分离膜材料、制备及表征 ppt

高分子分离膜材料 制备及表征
姓名： 姓名：范琪 学号： 学号：20111802021 专业： 专业：化学
高分子分离膜材料
• • • • • • • • • • 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰胺类 聚酰亚胺类 聚酯类 聚烯烃类 乙烯类聚合物 含硅聚合物 含氟聚合物 甲克素类
纤维素衍生物类
• 再生纤维素
•醋酸纤维素（CA）、 三醋酸纤维素（CTA）
化学结构：
制备方法：
CA由纤维素与乙酸酐-乙酸混合物(或乙酸 氯)反应制备，以H2SO4为催化剂(也可用 HClO4，BF3等)。 CTA可用CA进一步与乙酸酐反应制备。
•乙基纤维素（EC）
化学结构：
制备方法：
EC由碱纤维素与乙基卤化物反应制得
•其他纤维素衍生物
化学结构：
制备方法：
由单体偏氟乙烯经悬聚合或乳液聚合而得。
甲克素类
• 甲壳胺
化学结构：
制备方法： 甲壳素在酸或碱作用下水解发生脱乙酰化 反应而转化为氨基葡聚糖，也称为脱乙酰 化壳聚糖或甲壳胺。
有机高分子分离膜的制备
• • • • • 膜分离技术的核心是分离膜。衡量一种分离 膜有无实用价值，要看是否具备以下条件： 膜要有高的截留率(或高分离系数)和高的透 量; 膜要有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性 能; 膜有好的柔韧性和足够的机械强度; 膜合夸使用寿命长，适用pH范围广; 成本合理、制备方便，便于工业化生产。
非对称膜
• 相转化膜 制备：①溶剂蒸馏法
②水蒸气吸入法 ③热凝胶法 ④L-S法（沉浸凝胶法）
• 复合膜 制法：① ② ③ ④ ⑤ ⑥
高分子溶液涂覆 界面缩聚 原位聚合 等离子体聚合 动力形成膜 水面展开法
• 膜的成型工艺
• 平板膜：主要用于制备板框式和螺旋卷式 二种分离装置所用的膜 • 管式膜：分为内压管式膜和外压管式膜 • 中空纤维膜：制膜方法可分为溶液纺丝和 熔融纺丝两种
化学结构：
制备方法：
由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜 溶液中经亲核缩聚反应合成，缩聚温度 190℃。
• 聚芳醚砜（PES）
化学结构：
制备方法：
由双酚S(二羟基二苯砜)二钾盐与二氯二苯 砜在环下砜溶液中亲核缩聚制备，也可由4氯-4‘羟基二苯砜的钾盐自缩聚制备。
• 酚酞型聚醚砜（PES-C）
化学结构：
均质膜
• 致密均质膜
致密膜一般指指结构最紧密的膜，其 （孔径1.5nm以下） 1.5nm 制法：① 溶液浇铸 ② 熔融挤压 ③ 聚合期间形成的致密膜
• 微孔均质膜 制法：① ② ③ ④ 核径迹膜 拉仲法 溶出法 烧结法
• 离子交换膜
• 异相离子交换膜
• 均相离子交换膜
① 将能反应的混合物(即酚、苯磺酸、甲醛)进行缩聚。混 合物中至少有一种能在它的某一部分形成阴离子或阳离子。 ② 将能反应的混合物(即苯乙烯、乙烯基吡啶和二乙烯基 苯)进行聚合。混合物中至少有一种含有阴离子或阳离子， 或者有可以成为阴或阳离子的部位。 ③ 将阴离子或阳离子基团引入高分子或高分子膜。例如 将苯乙烯浸吸人聚乙烯薄膜内，使浸吸进去的单体聚合， 然后将苯乙烯进行磺化。与此类似，也可通过接枝聚合将 离子墓团接到高分于薄膜的分子链上。 ④ 将含有阴离子或阳离子的一部分引到一个高分子上(例 如聚砜)，然后将此高分于溶解并浇铸成膜。 ⑤ 通过把离子交换树脂高度分散于一高分子中形成高分 子合金或共聚体。
• 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）
化学结构：
制备方法：
由对苯二甲酸二甲酯与丁二醇酯交换缩聚 而得，也可由高纯对苯二甲酸与丁二醇直 接缩聚制备。
• 聚碳酸酯（PC）
化学结构：
制备方法：
由双酚A与光气（COCl2）缩聚制备。
聚烯烃类
• 聚乙烯
低密度聚乙烯：
其结构式为—(CH2CH2)n—。由乙烯在高 压下聚合而得。
制备方法：
单体丙烯腈现多从丙烯胺氧化制得，聚合反应可 在溶剂中AIBN等引发剂或氧化还原体系催化剂聚 合直接得到聚丙烯腈溶液，经滤过调节到14%一 20%浓度，脱泡后即可直接纺丝或铸膜。也可在水 相中进行沉淀聚合，以氧化还原引发剂聚合生成的 聚丙烯腈不溶于水，析出呈粉末状聚合物，洗涤过 滤干操后再溶于适当溶剂中纺丝或铸膜。
有机高分子分离膜的表征
膜的性能 • 膜的分离透过特性 • 膜的物理、化学性能 膜的结构 • 膜的结晶态与分子态结构 • 膜的形态结构
有机高分子分离膜的表征
• • • • 膜的孔径测定 电子显微镜法 和界面性质相关的孔参数测定法 和流体力学性质的相关空参数测定法 和筛分、截留效应相关的测定法
谢 谢！
高密度聚乙烯：
由乙烯在常压Ziegler催化剂作用下聚合而 得，基本上属于线性结构，仅有少量短链 支化。
• 聚丙烯
化学结构：
制备方法：
由丙烯以Ziegler催化剂聚合而得.
• 聚4-甲基戊烯-1（PMP）
化学结构：
制备方法：
由丙烯二聚得4-甲基戊烯-1，再经裂合得聚 4-甲基戊烯-1。
乙烯类
• 聚丙烯腈（PAN） 化学结构：
制备方法：
由酚酞、碳酸钾与二氯二苯砜在环丁砜溶液 中220℃卞亲核缩聚制备。
•聚醚酮
• 酚酞型聚醚酮（PEK-C） 化学结构：
制备方法：
由酚酞、碳酸钾和二氯二苯酮(不必像PEEK 那样需用活性较高的昂贵的二氟二苯酮单体) 或二硝基二苯酮在环丁砜溶液中220℃下亲 核缩聚制备。
•聚醚酮
• 聚醚醚酮（PEEK） 化学结构：
制备方法：
由氢醌与二氟二苯酮在二苯砜中280-300℃ 亲核缩聚制备，它是结晶性聚合物，有别 于其他非晶态的聚砜、聚醚砜(酮)。
聚酰胺类
• 脂肪族聚酰胺
化学结构：
制备方法：
尼龙6由己内酰胺在高温下开环聚合而得。 尼龙66由己二胺和己二酸缩聚制得，一般先制 成己二胺和己二酸的盐，再在高温下脱水缩聚。
• 聚乙烯醇(PVA)
化学结构：
制备方法：
聚乙烯醇则是由聚乙酸乙烯酯水解而得。
• 聚偏氯乙烯（PVDC）
化学结构：
制备方法： 由偏氯乙烯经自由基聚合制备，偏氯乙烯由 1，1，2-三氯乙烷脱HCl制得。
含硅聚合物
• 聚二甲基硅氧烷（PDMS） 化学结构：
制备方法：
由二甲基硅氧烷的环状四聚体(D4)八甲基环 四硅氧烷或环状三聚体(D3)六甲基环三硅氧 烷开环聚合制备。也可由二氯二甲基硅烷直 接水解缩聚而得，反应时加六甲基二硅氧烷 封端基调节分子量。
在众多的其他纤维素醋、醚中，在 制膜工业中较常用的有纤维素乙酸、丁 酸混合酯（CAB)、它由纤维素与丁酸、 乙酸配制备。由于丁酸酯基的内增塑作 用，它的加工性能较好，与其他聚合物 的相容性也较好。与CA相比，其吸水 率较低，耐老化性能、耐水性和尺寸稳 定性均有较大改进。
聚砜类
• 双酚A型聚砜(PSF)
• 聚三甲硅基丙炔（PTMSP）
化学结构：
制备方法：
三甲硅基丙炔由三甲基氯硅烷与丙炔钠反 应制备。
含氟聚合物
• 聚四氟乙烯（PTFE）
化学结构：
制备方法：
PTFE由四氟乙烯在50 ℃加压(3.5MPa)下 自由基悬浮聚合(以全氟辛酸铵为分散剂， K2S2O8为引发剂)得到。
• 聚偏氟乙烯（PVDF）
化学结构：
制备方法：
铜氨纤维素：Cu2+与2位、3位的羟基配位，粘 稠溶液铸膜后在稀酸作用下成膜。 黄原酸纤维素：纤维素与NaOH溶液作用生成 成硷纤维素，进而与CS2 生成黄元酸纤维素。
纤维素酯类的水解等
• 硝酸纤维素
化学结构：
制备方法：
纤维素重复单元葡萄糖残基用硝酸和硫酸 的混合液硝化生成酯。
聚酰亚胺类
• 脂肪族二酸聚酰亚胺
化学结构：
制备方法：
由丁四酸与芳二胺缩聚而得。
• 全芳香聚酰亚胺
化学结构：
制备方法：
由均苯四酸二酐或其他含醚键、酮桥等二酐 与芳二胺先合成聚酰胺酸，然后在高温下亚 胺化或在室温下溶剂中用化学法(如乙酸配+ 吡啶)脱水酰亚胺化。
• 含氟聚酰亚胺
化学结构：
制备方法：
由全氟代异丙叉4,4’-双苯二甲酸酐与双4-氨 基苯基全氟代异丙叉先缩聚成酰胺酸，在亚 酰胺化制备。
聚酯类
• 涤纶（PET） 化学结构：
制备方法：
由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇在高温与催化 剂存在下酯交换蒸出甲醉而制得，树脂以液 态流出，冷却切粒，近年由于可制得高纯度 的对苯二甲酸，已由后者与乙二醇直接酯化。
• 聚砜酰胺
化学结构：
制备方法：
聚砜酸胺由二氨基二苯砜与己二酰氯低温 溶液缩聚或与己二酸高温缩聚得到。
• 芳香聚酰胺
化学结构：
制备方法： 以Du Pontቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ司的Nomex为例，是由间苯二 胺和间苯二酰氯低温缩聚而得。
• RO用交联芳香聚酰胺
制备方法： 由芳香二胺与1,3,5-均苯三酰氯反应即可制 备交联网状聚酸胺。 这类交联芳香聚酰胺膜用于反渗透脱盐 率可达99.5%，泛用于海水和苦咸水淡化以 及饮用水和超纯水洲于医药和微电子工业) 的制备。它的唯一缺点是不耐氯。现在多 家生产厂正从结构上改性以获得耐氯性高 的反渗透复合膜。