第六章 高分子功能膜材料ppt课件

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② 聚苯并咪唑酮类
这类膜的代表是日本帝人公司生产的PBLL膜， 其化学结构为：
N C O N H S O 2 H N N C O n
这种膜对0.5％NaCl溶液的分离率达90％～95％， 并有较高的透水速率。
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③ 聚吡嗪酰胺类 这类膜材料可用界面缩聚方法制得，反应式为：
O C N C O
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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。
沉积膜 溶剂注膜 界面膜 动态形成膜 密度膜 相变形成膜 乳化膜 多孔膜
按膜的材料分类
表6—1 膜材料的分类
类别 纤维素酯类 膜材料 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
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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
_ n 2 2
H O H H O HH H O H O H
C H O H 2
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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
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（2）主要的非纤维素酯类膜材料 （i）聚砜类 O S ，为了引入亲水基 聚砜结构中的特征基团为 O 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。
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CH3 聚 砜 [ O C CH3 O 聚 芳 砜 [ S O O 聚 醚 砜 [ S O O 聚苯醚砜
O nC l C C H C H O C C l +nH N R ' O 界 面 缩 聚 C C H C H O C N R '
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R N H
R N n Cl + 2nH
④ 聚酰亚胺类 聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能 力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构 的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。
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1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H O C H O H H C H O H H 2 O H 2 O H O H O H O H H H H O H O H H H H O O H O H H O H H O H C H O H 2
C N H N H C O
[N H
H C N
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（iii）芳香杂环类 ① 聚苯并咪唑类 如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此种 类型。这种膜材料可用以下路线合成：
H N 2 H N 2 N H 2 + n N H 2 O O C O C O
O H N C N H N H N C + 2n O + 2n H 2
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一、高分子功能膜分类
混合物分离膜 使用功能划分 药物释放缓释膜 分隔作用保护膜 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 被分离物质粒度大小 超细滤膜、超滤膜、微滤膜
熔融拉伸膜
高 分 子 功 能 膜
膜形成过程
根据膜性质
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O O S O O ]
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O
S O
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（ii）聚酰胺类 早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼 龙—4、尼龙—66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0.076 ml/cm2· h。以后发展了芳香 族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围 为3～11，分离率可达99.5％（对盐水），透水 速率为0.6 ml/cm2· 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。
第六章 高分子 功能膜材料
主要内容
一 高分子功能膜分类 二 高分子功能膜制备方法 三 膜分离过程 四 膜过程和其他化工过程的联用 五 膜分离过程应用 六 其他功能膜
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高分子功能膜定义
高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型 材料，也是具有特殊传质功能的高分子材料，通 常称为分离膜，也称功能膜。用膜分离物质一般 不发生相变、不耗费相变能，同时具有较好的选 择性，且膜把产物分在两侧，很容易收集，是一 种能耗低，效率高的分离材料，从功能上来说， 高分子分离膜具有物质分离、识别物质，能量转 化和物质转化等功能。利用其在不同条件下显出 的特殊性质，已经在许多领域获得应用。
C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
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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。
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Du Pont公司生产的DP—I型膜即为由此类膜材 料制成的，它的合成路线如下式所示：
O nH 2N C N H N H l 2 + nC O C O C C l
D M A C N H
O C N H N H
O C
O C
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类似结构的芳香族聚酰胺膜材料还有：
O [N H O ] n O N H C O N H C O C] n