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膜技术的分离及膜材料的制备
浏览次数:320发布时间:2019-03-29 15:52:37 文章来源:

膜分离技术是一种新型高效的分离技术,是对不同的组分利用不同的速率来进行分离的,它具有过程不发生相变及副反应、无二次污染、分离效率高、操作条件温和、能耗低等优点,是缓解资源短缺、能源危机和治理环境污染的重要措施

在一些环保和废水处理领域有着举足轻重的作用。今天就来给你介绍一下膜分离的材料有哪些。


膜的分类

按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜

按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜

按材料分:有机高分子(天然高分子、合成高分子)膜、无机材料膜

膜分离材料介绍

1)天然高分子材料膜

主要是纤维素的衍生物,有醋酸纤维、再生纤维素等。其中醋酸纤维膜的截盐能力强,常用作反渗透膜,也可用作微滤膜和超滤膜。醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限,一般使用温度低于45~50℃,pH3~8。再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。

2)合成高分子材料膜

市售膜分离材料的大部分为合成高分子膜,种类很多,主要有聚砜、聚丙烯高分子膜、聚酰亚高分子膜、聚酰高分子膜、聚烯类。其中聚砜是最常用的膜材料之一,主要用于制造超滤膜。

聚砜膜的特点是耐高温,耐受力能力强,可调节孔径范围宽(1~20nm)。但聚砜膜耐压能力较低,一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa。

聚酰膜的耐压能力较高,对温度和pH都有很好的稳定性,使用寿命较长,常用于反渗透。

3)无机(多孔)材料膜

主要有陶瓷、微孔玻璃、不锈钢和碳素等。目前实用化的无机膜主要有孔径0.1μm以上的微滤膜和截留相对分子质量l0kD以上的超滤膜,其中以陶瓷材料的微滤膜最为常用。

多孔陶瓷膜分离技术主要利用氧化铝、硅胶、氧化锆和钛等陶瓷微粒烧结而成,膜厚方向不对称。

无机膜的特点是机械强度高,耐高温、耐化学试剂和耐有机溶剂,但缺点是不易加工,造价较高。

另一类无机微滤膜为动态膜(dynamic membrane),是将含水金属氧化物

(如氧化锆)等胶体微粒或聚丙烯酸等沉积在陶瓷管等多孔介质表面形成的膜,其中沉积层起筛分作用。动态膜的特点是透过通量大,通过改变pH值容易形成或除去沉积层,因此清洗比较容易,但缺点是稳定性较差。

膜的制备方法

1)有机膜的制备

用物理化学方法或将两种方法结合,可制作具有良好分离性能的高分子膜。最实用的方法是相转化法和复合膜法。

相转化法是指用溶剂,溶胀剂与高分子膜材料制成铸膜液,刮制成膜后,通过L-S法,热凝胶法,溶剂蒸发法,水蒸气吸入法等使均相的高分子溶液沉淀转化为两相,一相为固相,一相为液相。一般,沉淀速度越快,形成的孔就越小;反之,沉淀速度越慢,形成的孔就越大。由于膜表面溶液沉淀速度较膜内部快,于是可得到较致密的表皮层和较疏松的支撑层,成为非对称膜。因制膜过程中发生着从液相转化为固相的过程,故称为转化法。

其他制备高分子膜分离材料的方法包括定向拉伸法、核径迹法、熔融挤压法、溶出法等。

复合膜常用的制备方法有溶液浸涂或喷涂、界面聚合、原位聚合、等离子聚合、水面展开法等。

现在目前最主要的膜分离材料的制备方法就是这几种。但是现在有些膜材料的耐用性不足,易堵塞,对于膜材料的研发还是需要重视