[精品]膜材料的簡(jiǎn)介制備

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1、分離膜材料和膜制備技術(shù)的研究進(jìn)展摘要:膜分離技術(shù)是當(dāng)代新型高效的分離技術(shù)，也是二十一世紀(jì)最有發(fā)展前途的高新技術(shù)z一，目前在膜分離過程中，對(duì)膜的研究主要集中在膜材料、膜的制備及膜過程的強(qiáng)化等三大領(lǐng)域；隨著膜過程的開發(fā)應(yīng)用，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到研究膜材料及其膜技術(shù)的重耍性。關(guān)鍵詞：分離膜制備發(fā)展1.膜分離技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史膜在自然中,特別是在生物體內(nèi)是廣泛而永恒存在的?？扇祟悓?duì)它的認(rèn)識(shí)、利用、模擬以至人工合成的過程卻是及其漫長(zhǎng)而曲折的。人們對(duì)膜進(jìn)行科學(xué)的研究則是近幾十年來的事。是在1748年,諾來特(Nollet)就注意到水□發(fā)通過豬膀胱而擴(kuò)散到酒精中。在1864年，特勞貝(Traube)才

2、成功制成人類歷史上第一片人造膜一亞鐵氧化酮膜。但直到I960年洛布(Loeb)和索利拉金(Souriraja)研究出具有商業(yè)價(jià)值的醋酸纖維素非對(duì)稱(L-S)膜,確定了L-S制膜工業(yè)，才開創(chuàng)了膜技術(shù)的新紀(jì)元。隨后的20年是“膜技術(shù)的黃金時(shí)代”。以石油危機(jī)和人類環(huán)境意識(shí)增強(qiáng)為契機(jī)。伴隨相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)高分了膜的形成、膜結(jié)構(gòu)、物性、性能、過程及應(yīng)用等開展研究，取得了很大的進(jìn)展，為以后膜科學(xué)的發(fā)展、膜技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)與傳統(tǒng)的分離操作相比，膜分離具有以下特點(diǎn)：(1)膜分離是一個(gè)高效分離過程，可以實(shí)現(xiàn)高純度的分離；(2)大多數(shù)膜分離過程不發(fā)生相變化，因此能耗較低；(3)膜分

3、離通常在常溫下進(jìn)行，特別適合處理熱敏性物料；(4)膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動(dòng)的部件，可靠性高，操作、維護(hù)都十分方便。2.分離膜分類按膜的材料分類，可分為有機(jī)膜、無機(jī)膜、液膜；按膜的結(jié)構(gòu)分類，可分為對(duì)稱膜和不對(duì)稱膜；按作用機(jī)理分類，可分為多孔膜和致密膜；按應(yīng)用范圍分類，可分為微濾膜(MF膜)、超過濾膜(UF膜)、反滲透膜(R0膜)、氣體分離膜(GS膜)、離子交換膜等。[2]2.1無機(jī)膜材料無機(jī)膜材料通常具有非常好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,但無機(jī)材料用于制膜還很有限，目前無機(jī)膜的應(yīng)用大都局限丁?微濾和超濾領(lǐng)域⑶。無機(jī)膜材料主要冇兩大類,一是無機(jī)致密膜，二是微孔膜⑷。無機(jī)致密膜主耍有致密金屈材料和

4、氧化物電解質(zhì)材料；致密金屈材料的分離作用是通過溶解一擴(kuò)散或者離子傳遞機(jī)理而進(jìn)行的，所以致密膜金屬材料具有較好的選擇性，主要用于氣體的分離⑸。對(duì)于致密固體氧化物電解質(zhì)，這類材料對(duì)氧具有很高的選擇性，但其通量較低使其應(yīng)用受到限制。最近發(fā)展了的鈣鈦型超導(dǎo)材料對(duì)氧有較高的滲透通量，它在無機(jī)膜反應(yīng)器屮應(yīng)冇很好的應(yīng)用前景。此外，以鋼為支撐體，分子篩為表皮的組合膜已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。由于分了篩具有與分了大小相當(dāng)且均勻一致的孔徑，離了交換性能、高溫?zé)岱€(wěn)定性良好的擇形性能和易被改性等特點(diǎn)，在石油化工中得到廣泛應(yīng)用，它是理想的無機(jī)致密分離膜和無機(jī)催化膜材料。微孔材料主要有多孔金屬、多孔陶瓷、多孔玻璃和

5、活性炭等，與致密無機(jī)膜相比，多孔無機(jī)膜的應(yīng)用范圍更大。最近又開發(fā)研究了一種新的無機(jī)材料，即沸石膜，它具有非常小的孔，可用于氣體分離與滲透汽化。⑹近年隨著膜分離技術(shù)及具應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對(duì)膜提出了越來越高的要求，因此其研究除結(jié)合膜反應(yīng)、超濾、微濾屮各種應(yīng)用要求進(jìn)行研發(fā)外，還應(yīng)對(duì)有機(jī)—無機(jī)材料的復(fù)合膜、耐強(qiáng)酸堿膜材料、支撐體材料以及高選擇性、高通量的致密無機(jī)膜材料及其材料的結(jié)構(gòu)與性能Z間的關(guān)系進(jìn)行深入的研究。2.2有機(jī)膜材料廿前市場(chǎng)銷售的分離膜主要以高分子膜為主，它幾乎涵蓋了所有的膜過程,得到了廣泛應(yīng)用，概括起來它們主要有以下幾類。2.2.1纖維素類纖維素類是資源豐富的天然高分子化合物

6、，主要來源于植物細(xì)胞材料，由于纖維素及其衍生物是線型棍狀且不易彎曲的大分了，且其親水性好，膜的污染程度較小，因而是最早的反滲透和超濾膜材料，它可以制備從反滲透至微濾孔徑范圍較寬的膜，具有較高的通量。但它的結(jié)晶度較高，難于加工，抗氧化能力差，易水解，在運(yùn)行過程中有壓實(shí)現(xiàn)彖發(fā)生，抗主物侵蝕的能力乂較弱，因此需耍進(jìn)行一系列改性，通過改性可以獲得諸如醋酸纖維素類、醋酸丙纖維素類、再生纖維素類等性能較好的膜。對(duì)纖維素類聚合物重復(fù)單元結(jié)構(gòu)和粘度性質(zhì)進(jìn)行了仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)在纖維索類中引進(jìn)一個(gè)或幾個(gè)脂基，可改變纖維索類親水性和官能基團(tuán)數(shù)口，由此帶來了纖維素類粘度的變化叫因此為了擴(kuò)大纖維素類膜的應(yīng)用

7、，在其改性方面需進(jìn)行進(jìn)一步研究，以獲得高性能的纖維素類膜。2.2.2聚酰胺類聚酰胺類是含聚酰胺鏈段的一COH—的一系列聚合物，它是一簇很大的聚合物，曲于其具有耐高溫、耐酸堿、耐冇機(jī)溶劑，11其親水性較好，具冇高的水通量和較低的截流分子量，口前已用于超濾、蒸汽滲透、反滲透，氣體分離、LB膜（親油及親水基I才I分別有序排列的雙層選擇膜）等。對(duì)液體分離膜所用聚酰胺類材料進(jìn)行過仔細(xì)研究，得到了莫結(jié)構(gòu)類型與分離性能的關(guān)系。但由于聚酰胺類膜對(duì)蛋口質(zhì)溶質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附作用，易被蛋白質(zhì)污染，因此