高分子分离膜ppt课件
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膜分离技术标准文档ppt
渗透现象：即纯溶剂通过半透膜由纯溶剂一侧向溶液一侧 的自发流动过程。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
功能高分子材料-第三章-高分子分离膜..
膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。 被膜分割的流体物质可以是液态的，也可以是气 态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面 与被分割的两侧流体接触并进行传递。分离膜对 流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的， 但不能是完全不透过性的。
9
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
24
开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
34
二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
9
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
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开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
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二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
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。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
膜分离ppt课件
第4章 膜分离
§4.1 概述 §4.2 纳滤 §4.3 超滤 §4.4 微滤
1
膜分离 (membrane separation)
膜分离技术发展的历史
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期 最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生产 技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。 如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离技术研 究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：① 50年代为奠定基础阶段；②60年代和70年代为发展阶 段，③ 80年代至今为发展深化阶段。
17
膜材料
纤维素衍生物 聚砜类 聚酰胺类及杂环含氮高聚物 聚酯类 聚烯烃 乙烯类高聚物 含氟高聚物
18
常用高分子膜材料
类别
纤维素酯 类
膜材料
纤维素衍生 物类
聚砜类
非纤维素 酯类
聚酰(亚)胺 类
聚酯、烯烃 类
含氟(硅)类
其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤 维素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚 砜等
26
制备方法 高分子膜
相转化法（流涎、纺丝）
L-S型制膜* 热致相分离*
复合膜法
溶液浸涂或喷涂 界面聚合 原位聚合 等离子聚合 水面展开法
定向拉伸*
痕迹刻蚀法*
固态粒子烧结法*
无机膜
溶胶-凝胶法* 化学提取法
高温分解法
化学气相沉积、电化学沉积等
27
L-S型制膜法
① 高分子材料溶于溶剂中，并加入添加剂，配成制膜液 （铸膜液）。
孔膜的有效扩散系数。基于膜和两类溶质的下列数据，估
计两类溶质在25下的穿膜流率。假定膜两侧的水溶液够稀，
组分间的扩散可以忽略不计。膜数据如下。
§4.1 概述 §4.2 纳滤 §4.3 超滤 §4.4 微滤
1
膜分离 (membrane separation)
膜分离技术发展的历史
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期 最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生产 技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。 如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离技术研 究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：① 50年代为奠定基础阶段；②60年代和70年代为发展阶 段，③ 80年代至今为发展深化阶段。
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膜材料
纤维素衍生物 聚砜类 聚酰胺类及杂环含氮高聚物 聚酯类 聚烯烃 乙烯类高聚物 含氟高聚物
18
常用高分子膜材料
类别
纤维素酯 类
膜材料
纤维素衍生 物类
聚砜类
非纤维素 酯类
聚酰(亚)胺 类
聚酯、烯烃 类
含氟(硅)类
其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤 维素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚 砜等
26
制备方法 高分子膜
相转化法（流涎、纺丝）
L-S型制膜* 热致相分离*
复合膜法
溶液浸涂或喷涂 界面聚合 原位聚合 等离子聚合 水面展开法
定向拉伸*
痕迹刻蚀法*
固态粒子烧结法*
无机膜
溶胶-凝胶法* 化学提取法
高温分解法
化学气相沉积、电化学沉积等
27
L-S型制膜法
① 高分子材料溶于溶剂中，并加入添加剂，配成制膜液 （铸膜液）。
孔膜的有效扩散系数。基于膜和两类溶质的下列数据，估
计两类溶质在25下的穿膜流率。假定膜两侧的水溶液够稀，
组分间的扩散可以忽略不计。膜数据如下。
高分子功能膜 (PPTminimizer)
多孔膜用于混合物水的分离： 多孔膜用于混合物水的分离：渗 微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。 析、微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、 致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、气 ）、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
2010-9-21
一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
2010-9-21
微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜， 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜，实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（ 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500） 量为500）的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（ 2.5MPa）；另一方 MPa）； 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（1-2.5MPa）；另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
依所用 膜分为
致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、 致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、气 ）、逆渗析 体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程 体分离、渗透汽化、
2010-9-21
4.1 透析
2010-9-21
一、高分子功能膜分类
混合物分离分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分割作用保护膜 气体分离膜 液体分离膜 根据被分离物质性质 固体分离膜 离子分离膜 微生物分离膜 超细滤膜、超滤膜、 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜 沉积膜 熔融拉伸膜 膜形成过程 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 根据膜性质 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
超滤膜
乙酸纤维素、聚砜和聚丙烯腈是现今通用超滤膜材料。中国科学 院广州化学研究所曾开发氰乙基代乙酸纤维素超滤膜能抗菌。中 国科学院生态环境中心进行膜防污塞和清洗的工作。
2010-9-21
微滤、 4.2 微滤、超滤和纳滤 纳滤
渗透膜， 最初的纳滤膜制备方法同逆 渗透膜，实质是用脱盐截留率较低的 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（ 芳香聚酰胺逆渗透膜，用于燃料等中等分子量的物质（相对分子质 量为500 的截留而容许盐和水通过。 500） 量为500）的截留而容许盐和水通过。由于一方面纳滤膜的水通过 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（ 2.5MPa）；另一方 MPa）； 量远大于逆渗透膜，而纳滤所用压力也较低（1-2.5MPa）；另一方 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、 面在无机盐类和有机中等分子量物质的分离以及一价阴、阳和多价 阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 阴、阳离子分离的要求，促进了纳滤的发展。 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 纳滤技术为硬水软化提供了新途径。现行工艺路线： 海水 过滤 沉降 钠离子交换柱去除高价阳离子 逆渗透 淡水 沉降 逆渗透 浓水 淡水
功能高分子材料-第三章高分子分离膜PPT课件
01
03
超滤膜的应用，提高了食品工业的生产效率和产品质 量，同时也为消费者提供了更加安全、健康的食品。
04
超滤膜的过滤精度高，能够有效地去除杂质和有害微 生物，同时保留原有的营养成分和口感，为食品工业 提供了一种高效、环保的加工方法。
纳滤膜在医药工业中的应用
纳滤膜是一种特殊类型的过滤膜，孔径范围在1-1纳米之间，具有较高的过滤精度和 选择性。
循环利用。
用于分离空气中的氧气、 氮气等气体，以及工业
尾气中的有害气体。
用于食品、医药、化工 等领域中物料的浓缩和
提纯。
02
高分子分离膜制备方法
相转化法
浸没沉淀相转化法
热致相分离法
将聚合物溶液流过支撑体，通过控制 溶剂蒸发速度和溶液浓度，使聚合物 在支撑体上沉淀，形成分离膜。
通过加热使聚合物溶液发生相分离， 形成分离膜。
反渗透膜技术的出现，为人类提供了 大量的淡水资源，对于解决全球水资 源短缺问题具有重要的意义。
超滤膜在食品工业中的应用
超滤膜是一种孔径范围在1-100纳米的过滤膜，能够 过滤出大分子物质和杂质，广泛应用于食品工业。
输标02入题
在食品工业中，超滤膜主要用于饮料、酒类、乳制品、 肉制品等产品的过滤澄清和除菌处理，提高产品质量 和延长保质期。
渗透速率。
高分子分离膜制备技术改进
先进的成膜技术
随着成膜技术的不断改进，高分子分离膜的 制备效率和质量得到了显著提高。例如，采 用先进的拉伸成膜技术、喷丝成膜技术、溶 胶-凝胶成膜技术等，可以制备出具有优异 性能的高分子分离膜。
新型的制膜设备
为了提高高分子分离膜的制备效率和产品质 量，不断有新型的制膜设备被研发出来。这 些设备采用了先进的控制系统和精密的机械 结构，能够实现自动化、连续化的生产，并
功能高分子第3章高分子分离膜
多用于透析、微滤、超滤、反渗透、膜蒸
发和膜电泳等场合。
醋酸纤维素的缺点: ①在酸、碱存在下易发生水解，pH值适应范
围较窄；
②易受微生物侵蚀；
③耐热性能差；
④耐溶剂性能差。 近年来甲壳素类海藻酸钠类成为了新的分 离膜制备材料。
2、聚砜类
O
特征基团：
S O
聚砜类树脂基本特性: ① 化学稳定性好， 耐热性能好；
聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物
常见材料的最高允许使用温度
名称 醋酸纤维素 聚酰胺 温度／℃ 35
聚苯并咪唑
聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚 磺化聚砜 聚醚砜酮
90
70 70 120 160
四、 高分子分离膜的制备方法
1、致密膜的制备
２、多孔膜的制备
３、复合膜的制备
1、致密膜的制备 (1) 溶剂涂层挥发法 高分子铸膜液刮涂在玻璃等表面、干燥 旋涂成膜仪★ (2) 水面扩展挥发法 高分子溶液在水面扩展、溶剂挥发
（2） 超滤技术应用领域 超滤技术主要用于含分子量500～500,000的微 粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之 一，它的应用领域涉及化工、食品、医药、生化 等。 ①纯水的制备 超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异 物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净 水和医用无菌水等。
②汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理
——最上层的表面活性层，厚度0.1-1.5m
中间的过渡层；
最下面的支撑层，呈多孔状。
膜的分离性能主要取决于表面活性层和过渡层。
支撑层的作用为起支撑作用，提高膜的机械强度。
中空纤维状超滤膜的特点:直径小，强度高，不
需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差。
制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙 烯腈和醋酸纤维素等。
发和膜电泳等场合。
醋酸纤维素的缺点: ①在酸、碱存在下易发生水解，pH值适应范
围较窄；
②易受微生物侵蚀；
③耐热性能差；
④耐溶剂性能差。 近年来甲壳素类海藻酸钠类成为了新的分 离膜制备材料。
2、聚砜类
O
特征基团：
S O
聚砜类树脂基本特性: ① 化学稳定性好， 耐热性能好；
聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物
常见材料的最高允许使用温度
名称 醋酸纤维素 聚酰胺 温度／℃ 35
聚苯并咪唑
聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚 磺化聚砜 聚醚砜酮
90
70 70 120 160
四、 高分子分离膜的制备方法
1、致密膜的制备
２、多孔膜的制备
３、复合膜的制备
1、致密膜的制备 (1) 溶剂涂层挥发法 高分子铸膜液刮涂在玻璃等表面、干燥 旋涂成膜仪★ (2) 水面扩展挥发法 高分子溶液在水面扩展、溶剂挥发
（2） 超滤技术应用领域 超滤技术主要用于含分子量500～500,000的微 粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之 一，它的应用领域涉及化工、食品、医药、生化 等。 ①纯水的制备 超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异 物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净 水和医用无菌水等。
②汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理
——最上层的表面活性层，厚度0.1-1.5m
中间的过渡层；
最下面的支撑层，呈多孔状。
膜的分离性能主要取决于表面活性层和过渡层。
支撑层的作用为起支撑作用，提高膜的机械强度。
中空纤维状超滤膜的特点:直径小，强度高，不
需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差。
制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙 烯腈和醋酸纤维素等。
功能高分子材料ppt课件
A. 丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分 B. 高吸水性树脂成品是线型结构 C. 二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解的塑料 D. 高分子制成的“人造金属”能够导电导热，所以有金属光泽
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
《膜分离技术》PPT课件
蛋白质、无机盐
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
精选ppt
35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
精选ppt
11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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28
4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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32
透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
精选ppt
33
透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
缓冲液
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无机盐
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2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
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• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
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17.1 膜材料 与膜的制造
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膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
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透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
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海水淡化
工业废水处理 城市废水资源化 天然气 水资源
生物利用 能源
燃料电池
膜
传统工业 冶金 制药 食品 化工与石化 电子
CO2控制
生态环境 除尘 洁净燃烧
以压力差为推动力，截留离子物质仅透过溶剂
反渗透
血液透析
尿毒症 药物中毒患者
高分子分离膜材料
原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于制备
纤维素酯类膜材料
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸纤维素主要用于反渗透膜材料，也用于制造超滤膜和 微滤膜。醋酸纤维素膜价格便宜，膜的分离和透过的性能 良好，但其PH使用范围较窄（4~8），在高温和酸、碱存 在下易发生水解。为了改进其性能，进一步提高分离效率 和透过速率，可采用各种不同取代度的醋酸纤维素的混合 物来制模，也可采用醋酸纤维素与硝酸纤维素的混合物来 制模。此外，醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素也是很好 的膜材料。[附：透过速度（单位时间内流体通过膜的 量）、分离系数（不同物质透过系数之比）和对某种物质 的截留率是衡量模性能的重要指标。]
材料
纤 二醋酸纤维素 (CDA)、三醋 维 酸纤维素 (CTA)、硝化纤维 素 素(CN)，混合纤维素(CNCA)、乙基纤维素(EC)等。 聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香 胺 聚酰胺酰肼(PPP)、聚苯砜 对苯二甲酰(PSA)
特点
成孔性、亲水性好、价廉易得， 使用温度范围较广，可耐稀酸， 不适用于酮类，酯类、强酸和 碱类等液体的过滤。 具亲水性能，较耐碱而不耐酸， 在酮、酚、醚及高相对分子质 量醇类中，不易被浸蚀，孔径 型号也较多。
纤维素酯类膜材料
纤维素是有几千个椅式构型的葡萄糖基通过1，4-β-甙链（缩醛链）连接起来的 天然线性高分子化合物，其结构式为：
纤维素酯类膜材料
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如 硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能与冰醋酸、醋酸酐 进行酯化反应，得到二醋酸纤维素或三醋酸纤维素: C6H7O2(OH)3+(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)2+H2O C6H7O2(OH)3+3(CH3CO)2O=C6H7O2(OCOCH3)3+3CH3 COOH
聚 聚砜(PPO)、聚醚砜 (PES)微 具有良好的化学稳定性和热稳 砜 滤膜 定性，耐辐射，机械强度较高。
含 聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四 氟 氟乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺 材 酸 料 化学稳定性好，耐高温。如 PTFE（聚四氟乙烯）膜，-40 ～260oC，可耐强酸，强碱和 各种有机溶剂。具疏水性，可 用于过滤蒸气及腐蚀性液体。
聚酰胺类及聚酰亚胺类
早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—6等制成的中 空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80％~90％之间，但透水率很 低，仅0.076ml/c㎡.h。以后发展了芳香族聚酰胺，用它们支撑的分 离膜，PH使用范围为3~11，分离率可达99.5％（对盐水），透水率 为0.6ml/c㎡.h。长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故 这种膜对水中的游离氯有较高要求。 聚酰亚胺耐高温、耐溶剂，具有高强度。一直用于耐溶剂超滤膜和非 水溶液分离膜研制的首选膜材料。在气体 分离和空气除湿膜材料中， 它亦具有自己的特色。
分离膜。但实际上，真正成为工业化膜的膜材料并不多。这 主要决定于膜的一些特定要求，如分离效率、分离速度等。 此外，也取决于膜的制备技术。 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。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
高分子分离膜
Байду номын сангаас
目录
引言 分类 前景展望
引言
用天然或人工合成的无机或有机薄膜，以外界能量或化学 位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、 分级、提纯和富集的方法统称为膜分离法。 随着膜分离科学与技术的发展，膜分离越来越多的应用在 水处理行业包括海水淡化、污/废水处理、纯净水等，石 化行业包括石油产品分离、有机物脱水纯化等，食品医药 生物行业等领域。 膜分离技术是利用分离膜的选择透过性对分离对象进行分 离和提纯的技术，此技术具有高效、节能、投资少、污染 小的特点，被誉为“绿色”技术。也成为如今能减排大潮 中的关键和重要技术之。
聚酯类
聚酯类树脂强度高，尺寸稳定性好，耐热、耐溶剂和化学 品的性能良好。 聚碳酸酯薄膜广泛用于制造经放射性物质辐射、再用化学 试剂腐蚀的微滤膜。 聚四溴碳酸酯由于透气速率和氧、氮透过选择性均较高， 已被用作新一代的富氧气体分离膜材料。 聚酯无纺布是反渗透、气体分离、渗透汽化、超滤、微滤 等一切卷式膜组件最主要的支撑底材。
分类
纤维素衍生物类：再生纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维 素、乙基纤维素及其他纤维素衍生类
聚砜类：双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜、聚苯硫醚砜 等 聚酰胺类及聚酰亚胺类 聚酯类：涤纶、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯等 聚烯烃类：聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯 乙烯基类高聚物：聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚 偏氯乙烯等
聚烯烃类
LDPE和PP薄膜通过拉伸可以制造微孔滤膜。 HDPE通过加热烧结可以制成微孔滤板或滤芯，它也可以 作为分离膜的支撑材料。
纤维素酯类膜材料
硝酸纤维素是由纤维素和硝酸制成的。价格便宜，广泛用 作透析膜和微滤膜材料。 再生纤维素是由纤维素溶液或纤维素衍生物再生的纤维素。 广泛用于 人工肾脏透析膜材料和微滤、超滤膜材料。
聚砜类
｜ 聚砜结构中的特征基团为O=S=O，为了引入亲水基团，
｜
常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行磺化。 聚砜类常用的制模溶剂有：二甲基酰胺、二甲基乙酰胺、N甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等。 聚砜类具有良好的化学、热学和水解稳定性，强度也很高， PH值使用范围为1~13，最高使用温度达120℃，抗氧化 性和抗氯性都十分优良，可用作超滤和微滤膜材料。