超滤膜材料选择、制备及应用.

聚乙烯醇 (PVA)
• 聚乙烯醇 (PVA)材料具有严格的线型结构， 化学性质稳定，分子之间的氢键也使其具 有足够的热稳定性，分子链上夫量的羟基 使其具有高度的亲水性，具有与水相近的 溶解度参数，且具有良好的成膜 性及耐污 染性，国内被广泛用于制备亲水膜
醋酸纤维素( CA)
• 醋酸纤维素( CA) 因其成膜性好、透水性好 、价格低廉、来源易得而广泛用作超滤和 其它膜材料
交替沉积自组装法
聚电解质 /陶瓷复合膜的制备及超滤性能 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室
• 在多孔陶瓷膜支撑体上通过静电自组装制 备聚电解质分离层是一种有效的制备有机 无机复合膜的方法。 • 交替沉积自组装法：由带相反电荷的聚电 解质在液/ 固界面通过静电相互作用交替沉 积形成多层膜。
交替沉积自组装法
聚醚砜 ( PES )
• 二氮杂萘酮结构的磺化聚醚砜酮也是一种 新型 荷电超滤膜制备材料。二氮杂萘酮结 构的聚芳醚砜酮是一种共聚型树脂，由于 其分子链具有扭曲的非共平面结构， 使其 聚合物在成膜时不能紧密堆积， 膜分离层 具有较大的自由体积。二氮杂萘酮结构的 聚芳醚砜酮超滤膜具有高通量、 高截留的 特点。
二、制备及材料的研究
制备方法
• 浸没沉淀相转化法 • 熔融挤出－拉伸法 • 热诱导相分离法（TIPS）
制备方法
• 浸没沉淀相转化法
• 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。
超滤膜（ＵＦ）材料选择、制 备及应用
李春闯 张敬 崔丽娜 袁衍超
一、超滤膜简介
二、新型制备方法的研究 三、应用举例
超滤膜
• 超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径 范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。 • 超滤原理：是一种薄膜分离技术，依靠压 力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分 离颗粒，利用膜表面孔径机械筛分作用， 膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对杂 质的吸附作用，去除原液中的大分子物质 和微粒，以此来达到净化和分离的目的。
应用
应用领域分布：分别占比%60、18、15、7 综合：水：90；工业：10。
三、应用举例
• 饮用水处理
• 地表水处理
• 海水淡化
• 污水回用
水处理
悬浮物、胶体、有机物、微生物、大肠 杆菌等。改善色度、浊度
中空纤维超滤膜
• 在国外，超滤主要应用于饮用水处理，我 国则主要用于工业领域的废水回用，作为 反渗透的预处理。
制备方法
• 熔融挤出－拉伸法
• 该方法是在熔融挤出－拉伸过程中，纯高聚物进 行熔融挤出，拉伸过程中硬弹性材料垂直于挤出 方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后 通过热定型工艺固定此孔结构
制备方法
• 热诱导相分离法（TIPS）
• 聚合物与高沸点、低分子量的稀释剂高温形成均 相溶液，降低温度又发生固-液或液-液相分离， 然后脱除稀释剂就成为聚合物微孔膜。
超滤膜应用原理图
中空纤维超滤膜制备
• 将高分子膜材料等制成均相溶液，静置脱泡、过 滤，由喷丝孔中挤出，经空气浴、凝固浴。 • 凝固液和溶剂的双向扩散，使铸膜液凝固成中空 纤维。在这一过程中，纤维膜壁上形成致密的表 层和疏松支撑层，致密的表层可对水中大分子物 质或微粒起到截留作用，而支撑层除增强膜的机 械强度外，还是滤过液的通道。中空纤维经水充 分清洗和后处理后成干膜。将一束中空纤维用粘 结剂固定在一定结构的外壳里，即成超滤膜组件。
传统材料
• • • • • • • 聚烯烃类 聚砜 聚醚砜PES 聚酰胺 含氟聚合物 纤维素及其衍生物 聚碳酸酯等
市场上使用较多性能较好
• • • • • 聚偏氟乙烯 ( PVDF) 超滤膜、 聚乙烯醇 ( PvA) 、 壳聚糖( CS ) 复合超滤膜 醋酸纤维素( CA) 超滤膜 易成膜， 膜性能高， 化学性质稳定、生 物 相溶性好等
• 通过对自组装层数、 材料和时间 ,聚电解质 溶液的 p H 等研究表明了在纳米范围内对 复合膜的孔径及厚度进行调整 ,从而在一定 程度上调节膜超滤性能. • 实现自组装技术在孔道内壁的可控修饰,将 是自组装技术在纳米尺度上进行膜层设计 的一个研究热点.
聚乙烯醇缩丁醛( PVB )超滤膜
聚乙烯醇缩丁醛( PVB）超滤膜：中国科学院过程工程研究所
聚醚砜 ( PES )
• 聚醚砜 ( PES ) 膜材料用途很广，几乎可以 制备 各种类型的膜。该材料耐压耐热耐氧 化性均较 高，生物相容性也较其他的膜材 料好，聚醚砜超滤膜还是制备复合膜的理 想基膜。 • 清华大学通过耐高温杂萘联苯聚醚砜酮平 板超滤膜的成功制备，强化了膜 的耐腐蚀 性，而且提高了抗溶解性，得到了大纯水 高蛋白截 留高效超滤膜
• 聚乙烯醇缩丁醛( PVB )是聚乙烯醇与丁醛 发生缩合反应的产物,因其分子侧链带有亲 水性基团—OH 且具有良好的成膜特性, 已 逐渐成为一种新型的制膜材料。 • 采用连续制膜技术制备平片式聚乙烯醇缩 丁醛( PVB )超滤膜。
聚乙烯醇缩丁醛( PVB）超滤膜
将PVB应用于好氧膜生物反应器(MBR)对生 活污水进行处理，可以取得良好的效果。
2. 膜分类
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反渗透
0.0001
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纳滤
Βιβλιοθήκη Baidu0.001
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超滤
0.01
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微滤
0.1
• •
微米 1.0
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单价盐
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二价盐 糖
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病毒 胶体 硅 蛋白 微生物 浊度
•
悬浮物
压力推动
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超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。
超滤膜
• 最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也 常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮 液的分离，其应用领域在不断扩大。 • 用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制 品、食品工业；血液处理、废水处理和超 纯水制备中的终端处理装置。在我国已成 功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。 • 超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一， 在60年代超滤装置就实现了工业化。
聚偏氟乙烯 (PVDF)
• 聚偏氟乙烯 (PVDF) 是一种比较常见的成膜 材料，因其独特的性能很受欢迎。PVDF是 一种结晶性 聚合物，玻璃化温度-3 9℃结 晶熔点约为170℃ ，热分解温度在 316 ℃ 机械性能优良，具有良好的耐冲击性、耐 磨性和化学稳定性。 • 在室温下PVDF不被酸碱强氧化剂和卤素所 腐蚀，对芳香烃、脂肪烃、醇和醛等有机 溶剂很稳定，并且耐射线、紫外线辐射。