高分子分离膜
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜是由具有特定结构和性能的聚合物材料制成的一类隔膜材料，具有膜厚薄、制备质量和分离性能良好等特点。
它能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在工业生产中广泛应用，也被用于水处理、精细化学品分离、生物分离、污染物除去、原料浓缩等领域。
分离膜的结构及工作原理：高分子分离膜由聚合物制成，其孔隙结构是由分子结构决定的，可分具有均匀、连续和可调结构，有时也添加一些特定的添加剂以促进膜特性的优化和屏蔽一些不易排出的物质，分离膜的工作原理实质上是孔径选择性的过滤作用，能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在分离场合中广泛应用。
分离膜的分类：分离膜可以根据分离机制分为渗透膜和滤液膜，根据膜片的结构、性能可分为聚酯膜、柠檬酸膜和聚氨酯膜等，根据膜片结构的不同分别为板型膜、环境膜、滤芯膜、复合膜等。
应用领域：1、水处理：处理工业废水和生物分解废水时，高分子分离膜具有高强度和高精度，可以有效地去除悬浮颗粒物和有机物，除去病原体和各种病毒，防止大肠杆菌、放线菌等有害物质的污染。
2、精细化学品分离：高分子分离膜可以实现均质化和分离，因此，它很适合用于精细化学品分离。
例如，它可以用于精制酶制剂，乳化剂，蛋白质，抗体，抗生素等精细化学品的分离和纯化工艺。
3、生物分离：高分子分离膜可以用于细胞、细菌、病毒的分离，因为它具有很强的保护性和抑制性，可以有效地去除有害物质，同时可以有效地控制细胞活力，有利于细胞的增殖繁殖。
4、污染物除去：高分子分离膜具有高精度的分离性能，能将有机污染物分离出来，可有效地除去污染物，从而达到净化水体的目的。
5、原料浓缩：在制药工业和食品饮料工业中，高分子分离膜的应用可以将原料中的有效成分进行有效分离和浓缩，可以提高产品的质量。
高分子膜材料的制备方法
高分子膜材料的制备方法xxx级xxx专业xxx班学号：xxxxxxxxxx高分子膜材料的制备方法xxx（xxxxxxxxxxx，xx）摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。
本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。
关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法1.引言膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。
目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。
2.膜材料的制备方法2.1 浸没沉淀相转化法1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。
所谓相转化法制膜，就是配置一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态，使其从均相的聚合物溶液发生相分离，最终转变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。
相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。
2.1.1 浸没沉淀制膜工艺目前所使用的膜大部分均是采用浸没沉淀法制备的相转化膜。
在浸没沉淀相转化法制膜过程中，聚合物溶液先流延于增强材料上或从喷丝口挤出，而后迅速浸入非溶剂浴中，溶剂扩散进入凝固浴（J2），而非溶剂扩散到刮成的薄膜内（J1），经过一段时间后，溶剂和非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液变成热力学不稳定溶液，发生聚合物溶液的液-液相分离或液-固相分离（结晶作用），成为两相，聚合物富相和聚合物贫相，聚合物富相在分相后不久就固化构成膜的主体，贫相则形成所谓的孔。
高分子膜分离材料要点
高分子膜分离材料要点引言高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，被广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
本文将介绍高分子膜分离材料的要点，包括材料选择、膜结构设计和性能优化等方面。
材料选择高分子膜分离材料的选择对于分离效果至关重要。
常用的高分子材料包括聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）、聚醋酸乙烯（EVA）等。
选择材料时需要考虑以下因素：1.分离性能：材料应具有良好的分离性能，包括高通量、高分离因子和较低的渗透压。
2.化学稳定性：材料应在分离过程中具有良好的化学稳定性，可以耐受不同的化学药品和温度。
3.机械性能：材料应具有足够的机械强度，以确保膜在操作过程中不会破裂或变形。
膜结构设计高分子膜分离材料的结构设计对于分离性能和稳定性同样至关重要。
以下是一些常见的结构设计要点：1.孔径分布：膜的孔径分布应合理控制，以满足特定的分离要求。
孔径太小会导致通量降低，孔径太大则无法实现有效的分离。
2.膜厚度：膜的厚度应适当选择，通常较薄的膜具有较高的通量，但较厚的膜能够提供更好的机械强度。
3.支撑层：支撑层可以增强膜的机械强度和稳定性，同时减少膜的变形和破裂风险。
常见的支撑层材料包括聚酰胺、聚酰胺亚胺等。
性能优化为了进一步提高高分子膜分离材料的性能，可以考虑以下方面的优化：1.表面修饰：通过表面修饰可以改变膜的亲水性或疏水性，提高膜的抗粘附性能和选择性。
2.添加填料：添加适当的填料可以改变膜的孔径分布和通量，提高膜的分离性能。
3.模块化设计：将多个膜堆叠起来形成模块化结构，可以增加分离面积，提高通量和分离效果。
高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，材料选择、膜结构设计和性能优化是关键要点。
在实际应用中，根据具体的分离要求和条件选择合适的高分子材料，并进行合理的膜结构设计和性能优化，能够提高分离效果和稳定性，广泛应用于各个领域。
高分子分离膜与膜分离技术要点
H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
31
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 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
材料
（0.2 nm）
16
过滤式膜分离
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材料
17
2）渗析式膜分离
料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推 动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。
属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等。 电渗析（electrodialysis）
在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在 电场中形成一个个隔室使溶液中的离子有选择地分 离或富集
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材料
18
电渗析过程
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材料
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阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl+ Na＋ + + 阳极 阳膜
－ Cl-
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
Cl- Cl-
－ Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜
阴膜
阴极
注意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是
起离2020子/9/30 选择透过性作用。 材料
第五章 高分子分离膜与膜分离技术
5.2.1 多孔膜的分离机理
• 多孔膜的分离机理主要是筛分原理, 依膜表面平均孔径的 大小而区分为微滤(0.1-10µm)、超滤(2-100nm)、纳滤 (0.5-5nm),以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶质分子。
• 多孔膜表面的孔径有一定的分布，一般来说, 分离膜的平 均孔径要小于被截留的溶质分子的分子尺寸。 这是由于 亲水性的多孔膜表面吸附有活动性、 相对较小的水分子 层而使有数孔径相应变小, 这种效应孔径愈小愈显著。
聚合物
溶剂
添加剂
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维
蒸出部分溶剂
凝固液浸渍
水洗
后处理
非对称膜
L—S法制备分离膜工艺流程框图
将制膜材料用溶剂形 成均相制膜液，在模具中 流涎成薄层，然后控制温 度和湿度，使溶液缓缓蒸 发，经过相转化就形成了 由液相转化为固相的膜。
复合制膜工艺：
多孔支持膜 涂覆
• 多孔膜主要用于混合物水溶液的分离,如渗析 (Dialysis,D)、微滤Microfiltration,MF)、超滤 (Ultrafiltration,UF)、纳滤(Nanofiltration,NF)和亲 和膜 (Affinity membrane,AfM)等;
• 致密膜用于电渗析(Electrodialysis, ED)、逆渗透 (Reverse osmosis,RO)、气体分离(Gas separation,GS)、 渗透汽化(Pervaporation, PV)、蒸气渗透(Vapor permeation,VP)等过程。
形成超薄膜的溶液
交联
交联剂
加热
形成超薄膜
亲水性高分子溶液的涂覆
复合膜
复合制膜工艺流程框图
高分子分离膜专题
高分子分离膜专题
一、引言
高分子分离膜，是一种由高分子材料制成的精细分离膜，通过滤过、
吸附、扩散等方式分离物料。
高分子分离膜通常由分子级别的小孔和分子
级别的体系组成，具有高分离效率、低热效应、高质量、低成本等优点，
是精细化工的重要工艺手段，在生物分离、环境净化、液体质量改善、有
机溶剂萃取等领域有广泛的应用。
二、高分子分离膜的原理
高分子分离膜的原理主要是通过滤过、吸附、扩散等方式，通过膜法，分离出不同大小的微粒或溶质。
高分子分离膜以极小的空隙直接把物质进
行分离，不需热力的作用即可进行分离，具有高能量效率、低成本、操作
简单等特点。
滤过原理：滤过是物料在膜体系中通过极小的孔隙而排出的过程，其
实在滤过过程中，存在三种不同现象：渗透、滤筛和压力滤，选择合适的
滤过方法，来进行不同的物料分离，提高高分子分离膜的分离效率。
吸附原理：吸附是指分子间的相互作用，其分离机理是利用溶质的物
理和化学的交互作用，使其在膜的表面上形成一个薄膜，然后捕捉微粒，
进行分离。
三、高分子分离膜的应用
（1）生物加工：高分子分离膜可用于细胞因子、血清蛋白、抗原和。
高分子膜概述
高分子膜概述一、高分子膜的分类根据孔径尺寸，分离膜可分为微滤（Microfiltration，MF）膜、超滤（Ultrafiltration，UF）膜、纳滤（Nanofiltration，NF）膜和反渗透（Reverse osmosis，RO）膜。
MF膜的孔径尺寸大于50nm，可用于去除悬浮固体、原生动物和细菌等。
UF膜的孔径尺寸为2～50nm，主要用于去除病毒和胶体。
具有纳米孔的NF膜和RO膜可去除溶解的盐离子，是主流的脱盐膜。
RO膜的结构最为致密，其孔径尺寸为0.3～0.6nm，具有很高的NaCl脱盐率（>98％），而NF膜结构更为疏松，孔径尺寸小于等于2nm，通常被称为“低压RO膜”，对NaCl脱盐率较），同时具有更高低（20％～80％），主要用于脱除高价离子（Ca2+、Mg2+和SO2-4的水通量。
二、高分子膜的结构和制备MF/UF多孔高分子膜可独立用于废水处理或作为NF膜和RO膜脱盐过程的预处理。
高分子MF膜和UF膜是应用最广泛的，其主要的制备成膜工艺是相转化法。
MF膜的截面孔分布可以是对称的或是非对称的，对称的MF膜截面孔径变化不明显，膜的厚度是影响其过滤分离性能的主要因素。
非对称的MF膜是由孔径小的表面分离层和孔径大的支撑层组成的，分离层的孔结构和厚度决定了膜整体的过滤分离性能。
UF膜的结构通常是非对称的，如图2-1所示，由开孔的底部支撑层和相对致密的表层构成，支撑层和表层属于同一种材料。
表层起到主要的分离作用，支撑层可使水溶液无阻碍地跨膜传输。
图2-1 聚砜UF膜的SEM照片平板MF/UF膜主要通过相转化法制备，以无纺布作为基底，提高膜的力学强度。
相转化法是指将含有聚合物和溶剂的均相聚合物溶液浸入非溶剂凝固浴中，并在可混溶的溶剂和非溶剂交换过程中发生聚合物固化。
此方法制备的膜的特性可通过改变浇铸条件、聚合物种类、聚合物浓度，溶剂/非溶剂体系和添加剂以及凝固浴条件实现调控。
目前MF/UF高分子膜材料主要包括醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）、聚砜（Polysulfone，PSF）、聚醚砜（Polyethersulfone，PES）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）和聚偏二氟乙烯（Polyvinylidine Fluoride，PVDF）等。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料是一种具有特定结构和性能的材料，用于在液体或气体中分离、浓缩或纯化不同组分。
高分子分离膜材料广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
本文将介绍几种常见的高分子分离膜材料。
聚酯膜是一种常用的高分子分离膜材料，具有优异的抗化学腐蚀性能和机械强度。
聚酯膜具有独特的微孔结构，可以有效地分离和去除水中的微小颗粒、胶体和微生物等。
由于聚酯膜具有较高的通透性和分离效率，广泛应用于水处理领域。
聚醚膜是另一种常见的高分子分离膜材料，具有较高的化学稳定性和热稳定性。
聚醚膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离气体、液体和溶液中的组分。
聚醚膜广泛应用于气体分离、溶液浓缩和纯化等领域。
聚酰胺膜是高分子分离膜材料中一种重要的类型，具有优异的膜通透性和分离性能。
聚酰胺膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离和去除水中的溶解性固体、碱性和有机物质等。
聚酰胺膜广泛应用于废水处理、海水淡化和食品工业等领域。
聚酰亚胺膜是一种新型的高分子分离膜材料，具有极高的热稳定性和化学稳定性。
聚酰亚胺膜具有独特的孔隙结构和纳米级孔径，能够有效地分离和去除气体和液体中的微小分子。
聚酰亚胺膜广泛应用于气体分离、有机溶剂纯化和工业废气处理等领域。
除了上述几种常见的高分子分离膜材料外，还有许多其他种类的高分子分离膜材料，如聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚碳酸酯膜等。
这些高分子分离膜材料各具特点，在不同的应用领域都有不同的优势。
总之，高分子分离膜材料是一类重要的功能材料，具有独特的结构和性能。
它们能够有效地分离、浓缩和纯化液体或气体中的组分，广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
随着科技的不断进步和需求的增加，高分子分离膜材料的研究和应用将更加广泛和深入。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料
一、高分子分离膜材料简介
高分子分离膜材料是一种利用普通的高分子结构来处理物质分离的一
种技术，这种技术可以实现物质的高效分离、精确和高度可控。
这些材料
的特性主要归结于所用高分子的性质。
例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚合氨
基酸（PA）、聚甲醛（PMMA）、聚氨酯（PU）、聚氨脂（PB）、聚乳酸（PLA）等，它们都有其独特的力学性能、流变性能，以及电、热传导性能，因而普通高分子膜逐渐成为一种新型的分离材料。
二、高分子分离膜材料的特征及应用
1、特征
高分子分离膜的主要特性有：1）表面结构改变，可进行分离物质的
排序筛选；2）透过性能强，可以进行快速分离；3）表面活性，可以有效
的抑制物质的吸附；4）结构稳定，完全不受湿热环境的影响；5）耐腐蚀
性好，可以长期稳定服役；6）膜厚薄可调，能够调节流量及过滤效果等。
2、应用
由于其良好的特性，高分子分离膜材料广泛应用于生物分离、环境保护、液体分离等领域。
（1）生物分离领域：如活性蛋白分离、核酸分离、免疫分离、抗体
分离和细胞分离等。
（2）环境保护领域：如水污染处理、废水处理、气体截留、噪声控
制等。
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
高分子功能膜材料
2024/10/12
多孔膜
按膜旳材料分类
表6—1 膜材料旳分类
类别
膜材料
纤维素酯类 纤维素衍生物类
聚砜类
聚酰(亚)胺类
非纤维素酯类 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 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8
易
难
聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，所以开发了可 溶性聚酰亚胺，其构造为：
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O
O
C N
C
CH2 CH2 CH CH
C N
C
O
O
R n
（v）乙烯基聚合物 用作膜材料旳乙烯基聚合物涉及聚乙烯醇、聚 乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙 烯、聚丙烯酰胺等。共聚物涉及：聚丙烯醇/苯 乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲 基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯 腈接枝共聚物也可用作膜材料。
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电渗析技术在食品工业、化工及工业废水旳 处理方面也发挥着主要旳作用。尤其是与反渗 透、纳滤等精过滤技术旳结合，在电子、制药 等行业旳高纯水制备中扮演主要角色。
另外，离子互换膜还大量应用于氯碱工业。 全氟磺酸膜（Nafion）以化学稳定性著称， 是目前为止唯一能同步耐40％NaOH和 100℃温度旳离子互换膜，因而被广泛应用作 食盐电解制备氯碱旳电解池隔膜。
三、分离膜制备措施
相转换法
粉末烧结
高分子功能膜 (PPTminimizer)
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。
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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
高分子分离膜的材料
无机高分子材料
陶瓷膜材料
如氧化铝、氧化锆等，具有极高 的化学稳定性和热稳定性，适用 于高温、高压和强腐蚀环境下的
分离过程。
玻璃膜材料
如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃等，具 有优异的透光性和耐酸性，常用于 光学膜和生物膜反应器等领域。
金属膜材料
如不锈钢、钛合金等，具有优良的 机械性能和导电性，但成膜性较差， 常用于特殊环境下的分离过程。
聚酰亚胺类分离膜材料
聚酰亚胺（PI）是一种高性能的 高分子材料，具有优异的耐高温 性能、机械性能和电绝缘性能。
PI分离膜具有较高的选择透过性 和耐化学腐蚀性能，适用于高温、 高压和腐蚀性环境下的分离过程。
PI分离膜在制备过程中可通过调 整聚合工艺和添加剂的种类和用
量来调控膜的结构和性能。
其他有机高分子分离膜材料
金属有机骨架分离膜材料
MOFs分离膜
金属有机骨架（MOFs）是一种由金属离子和有机配体构成的多孔晶体材料，具有 可调的孔径和化学功能，适用于气体分离、液体分离和离子交换等领域。
ZIFs分离膜
类沸石咪唑酯骨架（ZIFs）是一种类似于沸石结构的金属有机骨架材料，具有良好 的热稳定性和化学稳定性，适用于高温、高压和腐蚀性环境下的分离过程。
其他无机高分子分离膜材料
碳纳米管分离膜
由碳纳米管构成的分离膜具有极高的比表面积和优异的机 械性能，适用于气体分离和液体分离等领域。
石墨烯分离膜
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有超高的 电子迁移率和机械强度，可应用于制备高性能的分离膜材 料。
无机纳米复合分离膜
将无机纳米粒子与高分子材料相结合制备而成的复合分离 膜，具有优异的力学性能和分离性能，可广泛应用于水处 理、生物医学和能源等领域。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料是一种基于高分子化合物制备的薄膜材料，用于在液体或气体中分离不同组分的一种技术。
这种膜材料具有多孔性和选择性渗透性，能够根据溶质的大小、形状和化学性质，通过膜的孔隙大小与溶质分子大小之间的相对排斥作用，实现对不同溶质物质的分离和纯化。
首先，高分子分离膜材料具有以下特性：1.多孔性：高分子膜具有丰富的孔隙结构，可以根据需要调控孔径和孔隙分布，以实现对溶质分子的排斥和选择性渗透。
2.溶质选择性：由于高分子材料中的孔隙大小和形状可以调控，使其对不同大小和化学性质的溶质具有不同的渗透性能。
这种选择性使得高分子分离膜可以实现溶质的高效分离和纯化。
3.物理化学稳定性：高分子分离膜具有良好的物理化学稳定性，可以在不同的工艺条件下使用，耐受高温、酸碱环境以及极端的操作条件。
4.可控性：通过改变高分子材料的组成和结构，可以调控膜的性能和分离效果，满足不同分离要求。
其次，高分子分离膜的制备方法：1.相间共混法：通过溶液浸渍、溶剂蒸发、热压等方法，将两种或多种高分子材料在非溶剂条件下混合制备成膜。
2.拉伸法：将高分子材料在溶剂处理下抽拉成膜，通过拉伸过程中的分子排列和取向来改善膜的性能。
3.相转移法：通过介于溶液和固体界面处的相转移过程，将高分子材料从液相转移到固相形成膜。
4.合成法：通过聚合反应或交联反应，将高分子制备成膜。
再次，高分子分离膜材料的应用领域：1.饮用水净化：高分子分离膜可以用于去除水中的悬浮物、微生物、重金属和有机物质等，提高水质。
2.污水处理：高分子分离膜可用于工业和城市污水的过滤、浓缩、脱盐和回用，实现水资源的循环利用。
3.海水淡化：高分子分离膜用于海水淡化可以去除盐分和杂质，将海水转化为可用于灌溉和饮用的淡水。
4.气体分离：高分子分离膜可以用于气体的分离纯化，例如二氧化碳的捕集和聚焦。
5.生物分离：高分子分离膜可用于分离纯化蛋白质、细胞和其他生物分子，广泛应用于生物科技领域。
高分子分离膜
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸纤维素性能稳定，但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 维素的混合物来制膜，也可采用醋酸纤维素与硝 酸纤维素的混合物来制膜。此外，醋酸丙酸纤维 素、醋酸丁酸纤维素也是很好的膜材料。 纤维素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。
2. 非纤维素酯类膜材料 （1）非纤维素酯类膜材料的基本特性 ① 分子链中含有亲水性的极性基团； ② 主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有高的 抗压密性和耐热性； ③ 化学稳定性好； ④ 具有可溶性； 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰 胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。
膜分离过程主要有反渗透、超滤、微 滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗 透汽化和液膜分离等。
从结构上看，纤维素的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 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O
C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
膜分离技术的应用
乳品 加工 酒类 生产 果汁 加工 酶制剂 医疗、卫 生产 生用水 药品生产 医疗应用 食品工业 医疗、卫生方面 中药提炼 回收有机蒸气 水的脱盐 和净化 环境工程 脱 气 膜
海水与苦 咸水淡化
电厂锅炉 供水脱盐 超纯水制备 城市家庭饮 用水的净化 电泳漆 废水 电 镀 废 水
应用
聚酯、烯烃类 含氟(硅)类
高分子分离膜
高分子分离膜高分子分离膜又称多毛细管膜，它是由尖锐毛状高分子单体和纤维状高分子单体经特殊处理制造而成的毛状复合物，在常温条件下具有晶格状结构，网状有序展开。
一、特点1、表面特性：高分子分离膜的表面具有极好的机械性能，表面疏松，无气泡，密度均匀，不易脱层，颜色、外观均可行。
2、分离性能：高分子分离膜有较高的分离精度、可通过细微分子，而且可在短时间内实现高效分离，分离力也较强。
3、生产周期：高分子分离膜安装快速，周期短，维护方便，经济实惠，因此常被选为分离设备。
4、耐磨性：高分子分离膜良好的机械性能，抵抗磨损，耐摩擦，耐火性，应力分布均匀，使用寿命长。
二、应用1、过滤：高分子分离膜用于过滤污水或其它颗粒悬液，可有效除去悬浮物，提高污水的透明度和浓度，以满足污水的回用要求。
2、精细化工：高分子分离膜可以用于精细化工行业，如用于气体、液体、固体和生物质的精细分级、蒸馏、浓缩、离子交换和抽提。
3、油水分离：高分子分离膜可以用于油水分离，如润滑油、乙烯油、石油性化工原料及纯烷等混合物的分离微量分离提纯等应用。
4、生物工程：高分子分离膜可用于生物分离膜、高通量限制酶断裂、细胞屏障和高通量分离等生物工程技术的应用。
三、选用注意事项1、孔径尺寸：高分子分离膜的孔径大小会影响气体、液体、固体等物质的来回流动，因此在选择时要根据实际情况，确定孔径大小。
2、使用条件：由于高分子分离膜具有一定的热稳定性，且温度越高吸附速度越快，因此选择时要根据使用的温度考量物质运行的动态特性，选择恰当的温度控制。
3、使用浓度：高分子分离膜的分离效率和浓度有关，当前的浓度越高，分离效率也就越高，反之则越低，应根据实际使用情况选择合适的浓度。
四、工艺处理1、安装：高分子分离膜在安装前应确定膜具有预算膜风化效果，其安装时要求结构清晰整齐，与机体底座密封，安装完毕应检查阀门、滤网、膜体结构是否完好，以及分离效果是否符合要求。
2、保养：高分子分离膜的使用中也需要经常进行检查维护，以免造成滤膜材料老化，被污染而造成分离效果不佳，降低了膜质量，因此，经常给滤膜加以检查，及时补充液体，注重保养滤膜设备，才能及时求出系统膜质量。
膜科学与技术
高分子气体分离膜——自具微孔高分子气体分离膜高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。
自具微孔高分子（PIMs）是近年来出现的一种新型有机微孔材料，由含有扭曲结构的刚性单体聚合而成，因其具有优越的气体分离性能，吸引了众多研究者的关注，并得到快速发展。
下面将从PIMs及其在气体分离膜中的应用，PIMs 的结构调控以及PIMs改性方面的研究进展进行介绍。
PIMs多由刚性强的多卤代物与含有多个羟基的化合物发生双亲核取代反应得到。
研究表明，只要参加反应的刚性单体中有一个具有扭曲的结构，就可以通过形成苯并二氧六环的反应将具有这种特点的单体与另一种功能型单体连接起来，制备出具有扭曲结构的高分子。
这种主链呈阶梯状的高分子可阻止分子链间有效堆积，形成微孔材料。
PIMs的微孔结构由分子结构决定，不受热处理方式和加工过程的影响。
根据化学结构的差异可将PIMs分为网状PIMs和链状PIMs。
链状PIMs具有可溶解性及微孔结构，特别适用于制备气体分离膜。
链状PIMs由直链单体聚合而成，易溶于大部分溶剂。
因缩聚反应类型的不同，又可将其分为苯并二氧六环体系PIMs和聚酰亚胺体系PIMs。
2004年，RGHH 等成功合成出可溶的链状PIM1-6，其中比表面积最高的是PIM-1。
除PIM-6外，其他PIMs均易溶于极性非质子型溶剂。
首次用于气体分离膜制备的PIMs材料，是2005年Budd等用形成苯并二氧六环的反应合成的PIM-7。
对PIM-1和PIM-7进行气体分离性能测试表明，在所测试的8种气体中，CO2渗透系数最大，这主要取决于PIMs 分子链上的极性基团与CO2之间的相互作用。
PIM-1和PIM-7气体分离膜优越的气体分离性能吸引了更多的研究者投入到对新型链状PIMs的研究中，更多可用于制备链状PIMs的单体也因此得到开发，其中一些研究者致力于不同侧链取代基的PIMs的研究。
高分子分离功能膜简述
高分子分离功能膜简述一定义分离膜是两相之间的中间相,以化学位差为推动力,促进或限制两相之间特定物质的传递,来实现混合气体或液体的分离,这一中间相介质称为分离膜。
二分类按分离功能分：混合物分离的分离膜，药物定量释放的缓释膜，分离作用的保护膜，催化功能的分离膜。
按被分离物质的性质分：气体分离膜，液体分离膜，固体分离膜，离子分离膜，微生物分离膜。
按被分离物的粒度大小：超细滤膜，超滤膜，微滤膜。
按膜形成方法分：沉积膜，熔融拉伸膜，溶剂注膜，界面膜，动态形成膜。
按膜的性质分：密度膜，相变形成膜，乳化膜，多孔膜。
三制备1 聚合物溶液的制备遵循三个准则（1）极性相似相容原理（2）酸碱理论（3）溶剂与溶质的化学性质2 密度膜的制备（1）聚合物溶液注膜成形法（2）熔融拉伸膜（3）膜形成与交换过程同时进行3 相转变多孔分离膜的制备（1）干法（2）湿法（3）热法（4）聚合物辅助法4 液体膜和动态液体膜的制备（1）乳化型液体膜（2）支撑型液体膜（3）动态形成液体膜四应用1 采用超滤膜处理电泳漆废水，不仅处理后的水可以回用于清洗，而且分离出的涂料也可以回用；采用纳滤膜处理染料废水，不仅可以净化水，还可回收染料。
2 普通的水处理用反渗透膜的使用温度均为0～45℃，但在需要耐90℃高温杀菌的特殊场合，可使用耐高温、耐化学药品的反渗透膜。
此外，各种有特殊膜元件结构的食品级或卫生级的反渗透膜也开始在国内得到应用。
3 现在广泛应用的低压、超低压复合膜的材质均为芳香族聚酰胺，其膜表面均带有负电荷，现已有膜厂家开发出表面带正电荷的低压复合膜，这种膜现主要应用于制备高电阻率的高纯水系统中。
4 纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间，其膜表面分离皮层可能具有纳米级微孔结构。
相对于反渗透膜NaCl的脱除率均在95%以上，一般将NaCl脱除率为90%以下的膜均可称之为纳滤膜，反渗透膜几乎对所有溶质都有很高的脱除率，而纳滤膜只对特定的溶质具有脱除率。
纳滤膜主要去除一个纳米左右的溶质粒子，截留分子量一般为100～2000。
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美国游泳名将菲尔普斯和他得“鲨鱼皮”泳 衣
一、功能高分子材料
1．功能高分子材料：指既有传统高分子材料 的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材料。
一、功能高分子材料
1．功能高分子材料：指既有传统高分子材料 的机械性能，以有某些特殊功能的高分子材 料。 2．几种功能高分子材料的种类
（请你想一想）角膜接触镜，俗称隐形 眼镜。目前大量使用的软质隐形眼镜， 它常用以下哪种材料制成的（D ） （A）有机玻璃 （B）硅氧烷和丙烯酸酯的共聚物 （C）聚氯乙烯 （D）聚甲基丙烯酸羟乙酯
1888年，奥地利科学家F· Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich和Schadt利用 液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这 种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算 器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应 用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料 的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。
（3）医用高分子材料 ①性能 优异的生物相容性、很高的机械性能 ②应用 制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、
心、肺、肝、肾等各种人工器官。 如：人工心脏、人工关节、人造鼻 等。
医用高分子 材料
人造血管的发现
两年前，美国生物医药专家 从家猪体内 提取的细胞制成了一条完整的血管，之后 ， 将每条新制的血管放在称作生物反应器的培 养皿中，在反应器上安装一个微型泵并把它 与新制成的人造血管相连。微型泵可以像人 的心脏一样有规律地跳动。在这种环境中培 养几个星期后，得到一条血管，人工合成的 血管可以像真的血管一样工作。研究人员将 这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上，在 几周内该血管一直保持开放并且未发生血液 凝结。人造心脏Leabharlann 人工肾脏人工膝关节
人工心脏瓣膜
人造关节
[拓宽] 人体器官商店
十年后的某一天，一位老人被告之他的 心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治 医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家 组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利 用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心 室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并 送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内。 由于代用品相当于老人自己的器官，手术之 后自然不会发生任何排斥反应，老人的生命 因此而得到延续。
高吸水性树脂
聚丙烯腈水解物 将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联 剂交联，即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水 解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰 基的水解不易彻底，产品中亲水基团含量较 低，故这类产品的吸水倍率不太高，一般在 500～1000倍左右。
高分子分离膜
能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规 模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通 过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一 定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的 逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、 去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺 水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC—1000的 海水淡化装置对海水如加压 40～70公斤/平方厘米， 就可以得到16％～20％的淡水。建于沙特阿拉伯的 基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供 应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。
偏光显微镜下的高分子液晶
电致发光高分子
B—2飞机的整个机身，除主梁和发动机 机舱使用的是钦复合材料外，其它部分均由 碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射雷 达波。并且，这些不同的复合材料部件不是 靠铆钉拼合，而是经高压压铸而成。另外， 矾翼的前缘还全部包覆上了一层特制的吸波 材料(RAM)。位于机翼前部、内装雷达扫瞄天 线阵列的两个方形突出部件，也采用了特殊 的吸波材料。此外，B—2A的整个机体都喷涂 上了特制的吸波油漆，这在很大程度上降低 了敌方探测雷达的回波。
（1）高吸水性材料— 亲水性高聚物 （分子链带有许多亲水原子团） （2）高分子分离膜： ①组成 具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 ②特点 能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质
分离掉
③应用 物质分离
2．几种功能高分子材料的种类
（1）高吸水性材料— 亲水性高聚物
尿不湿广告
淀粉高吸水性树脂制备机理
分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下 面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5％的 普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容 器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离 膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93 ％的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。 这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场， 促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电能 仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中 分离另一种液体，只能使用蒸馏法。