膜的分类

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膜的分类

环境与资源学院0８级3

班

（一）膜的定义

所谓的膜,是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。

近年来，膜分离过程已逐渐成为化学工业、食品加工、废水处理、医药技术等方面的重要分离过程。已经工业化的有微孔过滤、超滤、反渗透、电渗析和气体分离等,渗透汽化也在最近几年中速成了工业规模的装置。膜分离与反应结合的过程，各种膜反应器的研究和应用也发展较快。其他非

分离膜过程,如控制释放技术,医用人造膜和膜传感器等种类也不少,有的发展速度将超过膜分离过程。

(二)膜的特性

◆ 不管膜多薄, 它一定有两个界面。这两个界面分别与两侧的流体相接触

◆ 膜传质有选择性,它可以使流体相中的一种或几种物质透过,而不允许其它物质透过。

（三)膜的分类方法

膜种类和功能繁多，分类方法有多种，大致可按膜的材料、结构、形状、分离机理、分离过程、孔径大小进行分类。

3．１ 按材料分类 无机膜和有机膜

(1) 有机膜

结构：对称膜（微孔膜、均质膜）、非对称膜、 复合膜

形状：平板膜、管式膜、中空纤维膜、卷式

分离机理： 扩散性膜 、离子交换膜、选 择性膜、非选择性膜

分离过程：反渗透膜、渗透膜、气体分离膜、电渗 析膜、渗析膜、渗透蒸发膜

孔径大小：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜

材料：有机膜、无机膜

有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。通过膜对油滴及悬浮粒子的有效截留，而达到油水分离的目的。具有出水水质好、操作方便、占地面积小、不产生新的污泥等优点。

膜

渗透汽化有机膜电镜图

（2)无机膜

◆无机膜是固态膜的一种，它是由无机材料,如金属、金属氧化物、陶瓷、

沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。

◆无机分离膜可以分为致密膜和多孔膜两类

◆按IUＰAＣ制定的标准·,多孔无机膜按孔

径范围可分为三大类，目前已经工业化的

无机膜均为粗孔膜和过滤膜

孔径>50 nm 粗孔膜

孔径2~50nm 过滤膜

孔径<2nm 微孔膜陶瓷膜净水器金属膜电阻

膜材料种类

高分子

有机膜

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

甲壳素类

无机膜

致密膜

多孔膜

致密的金属膜

致密的固体电解质膜

致密的”液体充实固体化“动态原位形成的致密膜

Pd膜及Pd合金膜

Ag膜及Ag合金膜

氧化锆膜

复合固体氧化膜

多孔负载膜

多孔金属膜，多孔不锈钢膜

多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜

多孔陶瓷膜，包括Al

2

O

3

膜，SiO

2

膜，ZrO

2

膜，TiO

2

膜

（多孔玻璃膜，分子筛膜，包括碳分子筛）

具体分类

◆目前,实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其中约4０多种已被用于工业和实验室中。以日本为例,纤维素酯类膜占53％，聚砜膜占３3.3％，聚酰胺膜占11．7％,其他材料的膜占2％,可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。

３.２、按结构分类:对称膜(微孔膜、均质膜）、非对称膜、复合膜

(1）对称膜

膜的化学结构、物理结构在各个方向上是一致的，在所有方向上的孔隙率都相似，亦称各向同性

膜(ｉｓotｒｏｐｉc meｍbrａｎe)。对称膜虽是各向同性的,但由于膜结构中对称元素的存在,也可以是

各向异性的，如中空纤维的径向各向异性膜,其他构型的横向各向异性膜和双皮层中空纤维膜都是对称

膜

（2)非对膜

当前使用最多的膜具有精密的非对称结构。这种膜具有物质分离最基本的两种性质,即高传质速率和良好的机械强度。它有很薄的表层（０.1~1μm)和多孔支撑层(100～200μm），

这非常薄的表层为活性膜,其孔径和表皮的性质决定了分离特性,而厚度主要决定传递速度。多孔的支撑层只起支撑作用,对分离特性和传递速度影响很小，非对称膜除了高透过速度外，还有另一优点,即被脱除的物质大都在其表面，易于清除,

（3)复合膜

◆复合膜或称“薄膜复合”的膜（ｔｈin—film ｃomposiｔe memｂrane),是当前发展快、研究最多的膜。它最早用于反渗透过程;现已用于气体分离、渗透汽化等膜分离过程。这种膜的选择性膜层（或称活性膜层)沉积于具有微孔的底膜（支撑层)表面上，就像非对称性膜的连续性表皮，只是表层与底层是不同的材料,而非对称膜是同一种材料。

◆复合膜的性能不仅取决于有选择性的表面薄层，而且受微孔支撑材料、结构、孔径、孔分布和多孔率的影响；多孔膜结构的孔隙率愈高愈好，可使膜表层与支撑层接触部分最小,而有利于物质传递。

3.３按形状分类

（１）平板膜

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(2）管式膜

３.3中空纤维式膜

平板膜片

•平板膜主要的工作领域在平板膜组件•平板膜组件特点：较管式组件比表面积大得多，易于更换

膜，适于微滤、超滤

◆管式膜主要应用于管式膜组件 ◆管式膜组件结构简单、适应性强、

压力损失小、透过量大，清洗、 安装方便、可耐高压，适宜处理高 粘度及稠厚液体。但比表面积小， 适于微滤和超滤。

（3）中空纤维膜