膜分离工程第二章膜材料与制备

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膜分离工程第二章膜材料与制备
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膜分离工程第二章膜材料与制备
5聚烯烃类
聚丙烯啨
n 化学性能稳定;耐热性好 n 亲水性差
重要的超滤和微滤膜材料,也可制备渗透汽化膜
聚乙烯
低密度聚乙烯可通过热致相分离和拉伸方法成膜 化学性能稳定;耐有机物污染、通量大，但耐温性差。
高密度聚乙烯可通过烧结法制备微滤膜 耐溶剂性、透气性、透湿性、机械性能较好，电性能差。
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膜分离工程第二章膜材料与制备
膜的制备
n 要求： n （1）透过速度 n （2）选择性 n （3） 机械强度 n （4） 稳定性
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膜分离工程第二章膜材料与制备
膜的结构分类
按膜的结构分为： 对称膜(Symmetric Membrane) 非对称膜(Asymmetric Membrane) 复合膜(Composite Membrane)
缺 点
耐压能力较差。
可制备超滤膜、微滤膜和复合膜的多孔支撑膜，可制成 不同的组件形式。
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膜分离工程第二章膜材料与制备
3芳香聚酰胺(PA)
n 高吸水性，具有较高的通量和较低的截留分子量；
优 n 机械稳定性、热稳定性较好； 点 n pH 范围宽（4-11）；
n 操作压力要求低
耐氯性能较差；
•×（1100－0100m－4000）
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2聚砜类
n 化学稳定性好，耐酸、碱、醇和脂肪烃；
优 点
n n n
pH 范围宽（1-13），利于膜清洗； 耐热性好（使用温度可达75度），利于消毒； 耐氯性和抗氧化性较好；
n 具有较宽的孔径范围(1nm-0.2μm)
具有疏水性，易污染；
n 优点：机械强度高、耐高温、耐化学试剂和有机溶剂。 n 缺点：不易加工，造价高。
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膜分离工程第二章膜材料与制备
有机高分子膜材料
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膜分离工程第二章膜材料与制备
膜材料 - 不同的膜分离技术
微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， n 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 n 反渗透膜 ：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 n 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 n 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺 n 电渗析：离子交换树脂 n 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚
乙烯醇、聚丙稀酰胺
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膜分离工程第二章膜材料与制备
Baidu Nhomakorabea
1醋酸纤维素
二醋酸纤维素（CA）三醋酸纤维素（CTA）
n 亲水性好,利于减轻膜污染；
优 n 可制备从反渗透到微滤不同孔径的膜并具有较高通量； 点 n 成膜性能好，易于制备
n 成本低、无毒。
操作温度范围窄（30℃）
缺 pH 范围窄，一般为3-6，以防止水解；
点 与氯作用，寿命降低；
常用来制备非对称反
膜有压实现象，高压下通量降低； 易被生物降解
渗透膜，也可制备卷 式超滤膜和纳滤膜。
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醋酸纤维素膜的结构示意图
•1%
•表皮层，孔径
•（8－10）×10－10m
•过渡层，孔径 •200×10－10m
•99 ％
•多孔层，孔径
膜分离工程第二章膜材 料与制备
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2020/12/16
膜分离工程第二章膜材料与制备
膜材料的特性
n 对于不同种类的膜都有一些基本要求：
q 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力， 一般模操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透膜的压力更 高，约为1~10MPa
q 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 q 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； q 化学相容性：保持膜的稳定性； q 生物相容性：防止生物大分子的变性； q 成本低；
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5聚烯烃类
聚丙烯
n 耐酸碱性、耐溶剂性和耐热性好； n 亲水性差
微滤膜材料,常采用拉伸法制备平板膜和热致相分离制中空纤维膜
聚氯乙烯
耐酸碱、耐微生物侵蚀、通量大，但热稳定性和耐光性差。
主要用于制备超滤膜
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膜分离工程第二章膜材料与制备
无机膜材料
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膜分离工程第二章膜材料与制备
n 无机膜多以金属及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷为材料。 从结构上可分为致密膜、多孔膜和复合非对称修正膜 三种。以陶瓷材料的微滤膜最常用。多孔陶瓷膜主要 利用氧化铝、硅胶、氧化锆和钛等陶瓷微粒烧结而成， 膜厚方向上不对称。
缺 点
易被蛋白类溶质污染。
可制备反渗透复合膜。
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4聚酰亚胺(PI)
n 高吸水性，具有较高的通量和较低的截留分子量；
优 n 热稳定性较好(耐温125度)； 点 n pH 范围宽（4-11）； 缺 耐氯性能较差； 点 易污染。
可制备反渗透复合膜、超滤膜和气体分离膜。
6芳香聚合物
聚碳酸酯 主要用于核径迹刻蚀法制核孔微滤膜，也是气体分离（氧/氮）膜
聚酯
化学稳定性好，吸湿性小，强度高，尺寸稳定性好，耐热、 耐溶剂性能好。
主要用作多种膜组件的衬布和支撑体
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7含氟聚合物
聚四氟乙烯 憎水性强；耐强酸强碱侵蚀；耐热性好。适合处理蒸汽和腐蚀性液体。 通过拉伸和热致相分离法制备膜蒸馏用膜
聚偏氟乙烯
化学稳定性好，耐强酸强碱及溶剂侵蚀；耐热性能好。亲水性差。
可以采用相转化法制备超滤膜和微滤膜
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8含硅聚合物
聚二甲基硅氧烷（PDMS）
低温固化硅橡胶主要用于气体分离膜的皮层， 具有较好的透气性和选择性
聚三甲基硅烷基丙炔（PTMSP）
化学稳定性好，耐强酸强碱及溶剂侵蚀；耐热性能好。亲水性差。
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膜分离工程第二章膜材料与制备
n 对称膜厚度10-200μm。致密膜孔径在1.5nm 以下，而微孔膜是相对致密膜而言，其孔径大 于1.5nm。
n 非对称膜由厚度0.1-1 μm的致密皮层和厚度 50-200 μm的多孔支撑层构成。分为非对称膜 和复合膜。二者区别：复合膜致密皮层和支撑 层不是一次同时形成，而是分两次制成；皮层 的材料一般与支撑层材料不同。