高分子膜材料的发展与应用
姓名：熊腾飞
班级：材科jd1401
学号：0121401101309
班级序号：28
摘要：作为膜分离技术的核心,膜材料越来越受到人们的重视。目前膜材料的研究主要集中在已开发的功能高分子膜材料和无机膜材料。相比无机膜材料，有机膜材料具有韧性好、成型性好、相容性好、空隙率大等优点，已成为成为研究的热点。本文首先对高分子分离膜的概念，分离机理，膜的分类进行了简介。全文主体是高分子分离膜的发展与应用，着重介绍了四类高分子膜材料的研究进展，包括天然高分子类、聚烯烃类、聚酰胺类以及聚砜类膜材料，涉及其特点、应用情况、缺点、改性方法等。在文章结尾，总结了高分子分离膜面临的共性问题，并展望了最合适的解决方法。
关键词：高分子，膜材料，分离，改性
1.引言
随着科技的发展与社会的进步，人们对分离技术的要求逐渐提高。特别是21世纪以来，药物缓释、肾脏透析膜、气体分离富集、海水淡化、污水处理、共沸物分离、食品加工等研究应用热点都离不开高水平的分离技术[1]。传统的分离技术主要有沉淀、过滤、重结晶、筛分、蒸发、离子交换等。然而，这些技术都伴随着大量能量的消耗。相比之下，膜分离技术耗能较低，且过程相对简单，选择性高，被誉为“化学工业的明天”[2]。膜分离技术的核心在于膜，可分为无机分离膜和有机分离膜。无机分离膜难以成型，脆性强，抗冲击性有限，其低孔隙率也使其性能降低。有机分离膜（也称高分子分离膜）很好的克服了这些缺点，不仅成型性好、韧性强，而且兼具环保、高选择性分离、生物相容性强、可设计性强的特点[3]。然而，有机分离膜的发展也面临着一些挑战。
2.基本概念
2.1高分子分离膜的定义及评价标准
高分子分离膜，广义来讲，是指由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离
流体混合物功能的薄膜，一般为固态或液态。
高分子分离膜之所以具有分离物质的功能，主要在于其选择透过性。选择透过性的实现需要一定的推动力，例如压力差、浓度差、温度差或者电位差等。在评价膜的性能时，也主要看其选择透过性，可以用两种物质的透过率比值衡量。
2.2高分子分离膜的原理
高分子分离膜的原理分为三种。
2.2.1过筛分离原理
过筛分离类似于机械过滤过程，分离的结果与效果主要取决于分离膜与被分离物质的尺寸大小。除此之外，亲水性、结构相似性等也起着一定的作用。往往与膜结构相似的物质在过筛时更容易通过。
2.2.2溶解扩散原理
溶解扩散完全不同于过筛分离，其原理涉及溶解与扩散两个过程。要求分离膜对混合物中的待分离物质具有良好的溶解能力，而对其他物质溶解性较差。这样，经过足够长时间，待分离物质就会扩散至膜的另一侧，而其他物质被截留在膜上。如果膜对混合物中的A、B都具有较好的溶解性，这时需要两者在扩散能力上表现出较大差异才可分离。
2.2.3选择性吸附原理
选择性吸附原理发生在膜的表面，指混合物未进入膜之前，因膜与混合物中A物质的吸引力较强而使A快速吸附在靠近膜的一侧，而其他物质相应的远离。因此，A物质将会优先完成膜的穿透而被分离出来。一般来说，这种吸引力主要是分子间的范德华力和带电颗粒间的静电相互作用。
2.3高分子分离膜的分类
高分子分离膜根据不同的标准可进行不同的分类。
根据被分离物质的状态，可以分为气体分离膜、液体分离膜和固体分离膜。
根据被分离物质颗粒大小的分类更为普遍，一般分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜（分离物质颗粒从大到小）。这种分类因其分离条件、应用领域的差异而更具实用性。
2.3.1微滤膜
微滤膜一般指过滤孔径在0.1-10微米之间的过滤膜，对应于过筛分离原理。微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为：70-200 kPa。
微滤膜具有如下特点：由于微孔滤膜可以做到孔径较为均一，所以微滤膜的过滤精度较高，可靠性较高；因表面孔隙率达到70 %，比同等截留能力的滤纸过滤至少快40倍；微滤膜的厚度小，液体被过滤介质吸附造成的损失非常少；高分子类微滤膜为一均匀的连续体，过滤时没有介质脱落，不会造成二次污染，从而得到高纯度的滤液。
2.3.2超滤膜
超滤膜的分离原理与微滤膜相似，但其孔径位于纳米级（1-100 nm），主要用于分离胶体、大分子溶质。由于孔径较小，操作时的压力相应较大，一般在350-700 kPa。
超滤膜特点如下：常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感且尺度位于1-100 nm的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集；超滤技术分离效率高,对稀溶液中的微量成分的回收非常有效。
2.3.3纳滤膜
纳滤膜的孔径一般在1-2 nm，允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过。根据实验数据，它截留有机物的分子量大约为150-500左右，截留溶解性盐的能力为2-98 %之间，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。常被用于去除地表水的有机物和色度，脱除地下水的硬度，部分去除溶解性盐，浓缩果汁以及分离药品中的有用物质等。
纳滤膜的特性主要在于其能截留2 nm以下的颗粒，深层次处理经超滤膜过滤的滤液。
2.3.4反渗透膜
反渗透膜往往用于分离溶质级别的物质。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。海水淡化是反渗透膜的经典应用。
反渗透膜与上述三种膜相比，具有一些独特的优点:在高流速下应具有高效脱盐率；具有较高机械强度和使用寿命；能在较低操作压力下发挥功能；能耐受化学或生化作用的影响；受pH值、温度等因素影响较小。
3. 高分子膜材料的研究进展
与以上分类不同，在进行高分子膜材料的研究时，常采用化学组成进行分类。研究较多的包括天然高分子类薄膜、聚烯烃类薄膜、聚酰胺类薄膜、聚砜类薄膜、含氟高分子薄膜以及芳香杂环类薄膜。本文主要介绍前四种薄膜的研究进展。3.1天然高分子类薄膜
对天然高分子类薄膜的研究主要包括纤维素、纤维素衍生物、壳聚糖等。
纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50 %以上。纤维素结构如图1所示，在高分子链中，椅形的葡萄糖单元含有3个羟基。由于羟基的存在，纤维素分子间形成氢键，排列规则，结晶度高，结构稳定，高度亲水。也正因此，其衍生物制成的分离膜选择性高、亲水性强、透水量大，在微滤和超滤技术中广泛使用。
图1纤维素的结构
在纤维素类材料中，因其分子间距增大、透过性增强，醋酸纤维素的应用更为广泛。且其具有工艺简单、选择性高、耐氯性好等优点，因此在生产生活中发挥了极大的作用。但醋酸纤维素也存在致命的缺点：分子链中的酯基在非中性条件下易水解，且其热稳定性、压密性较差。对此，人们进行了大量的改性研究。为了提高其热稳定性，Ma等[4]制备了羟丙基醋酸纤维素反渗透膜，此渗透膜不仅具有耐热性，溶解性能也与原始的醋酸纤维素相似。针对其水解性，研究发现，三醋酸纤维素的耐酸性比二醋酸纤维好。另外，如果采用不同取代度的醋酸纤维素来制膜，可以显著提高膜的生物降解性。Isabel等[5]利用硫醇聚合物改善了纤维素膜的高溶胀性。
壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年，法国人Rouget 首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖也是一类天然分离膜材料，由于分子中存在氨基，可溶于酸性溶液；由于氨基、羟基的活性作用，壳聚糖易于改性，且改性后亲水性、透水
性有显著提升。Liu等[6]合成了两性离子的壳聚糖膜材料(如图2)，具有理想的孔隙度、防污能力、亲水性和选择渗透性能。Toledo等[7]制备了季胺化的壳聚糖膜材料，在pH为6-10 的环境中，分离膜对HAsO42-和CrO42-有强烈的吸附作用。
图2两性离子壳聚糖的制备
3.2聚烯烃类薄膜
聚烯烃类膜材包括聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚丙烯腈等。这类材料的优点是制备容易，易加工成型，成本低。共同的缺点是是疏水性强，耐热性差。
聚乙烯醇因其亲水耐酸性、抗污染性，在药用膜、人工肾膜等方面应用广泛。其缺点是易溶胀、易蠕变、易变形。因此，研究人员常用醋酸纤维素、聚苯胺等对其改性。Hameed等[8]采用复合胶原颗粒的方法，使聚乙烯醇膜材的抗拉强度明显提高。Liu等[9]对其采取表面接枝PV A的方法，成功提高了其抗污染性和稳定性。
聚丙烯腈存在氰基，因此具有耐霉菌性、抗氧化性和耐水解性；成膜后柔韧，被广泛用于制备超滤膜[10]。然而聚丙烯腈热稳定性差，亲水性较差，也因此易造成膜污染[11]。Nazri等[12]在比较聚丙烯腈和聚乙烯醇物理化学性质的基础上，通过相转变法成功制备了中空纤维状的超滤膜，其分离性能优异：纯水渗透通量达250 L/(m2·h)以上，牛血清蛋白截留率也达到了97 ％。Liu等[13]通过静电纺丝技术，制备了聚丙烯酸改性的聚丙烯腈纤维膜，其抗拉升强度比原始的聚丙烯腈
膜增大1倍。进一步研究发现，通过控制溶质比，可以将纤维膜的孔径尺寸控制在17-44 nm。测试结果表明，该膜对300-500 nm大小的的NaCl气溶胶有99.99 %的截留率，因此在空气分离技术中具有应用前景。Panda等[14]采用聚氨酯对聚丙烯腈进行复合制备膜材。在污物几乎完全滤出的情况下，复合膜保持了良好的防污性能。Liang等[15]将纳米级氧化石墨烯分离膜复合在聚丙烯腈膜中，复合膜表现出极高的渗透性能和截留水平，同时在高浓度溶液中分离性能优越。
3.3聚酰胺类薄膜
聚酰胺类高分子是指含酰胺链段（-CO-NH-）的一系列聚合物。这类聚合物机械强度高、高温性能优良，适合制作高强度分离膜。但其抗蛋白质污染性能较差，往往需要从改善亲水性和粗糙度方面进行改性[16,17]。
为了提高其亲水性，ElSherbiny 等[18]采用复合聚醚砜的方法，制备出的复合膜不仅具有良好的透水性，而且存在大量孔结构。也有研究者[19]利用界面聚合，在膜的表面植入两性离子基团，其渗水通量相比一般的聚酰胺类薄膜提高了1倍多，同时制备的纳滤膜的脱盐率在99.5 ％以上。
在聚酰亚胺类材料中，聚酰亚胺因具有优良的力学性能且分离膜选择性高，常被用于气体分离膜。除此之外，其结构较易设计，可以在分子水平上设计出符合分离体系要求的分子结构[20, 21]。但溶解性较差，成膜困难是聚酰亚胺十分突出的缺点。为提高可溶性，通常引入醚键、硫醚键、亚甲基等柔性基团，或者是构建非共平面、不对称、脂环等特殊结构结构。例如，为了改善亲水性，Liu等[22]制备了两性离子聚酰亚胺，测试发现超滤膜亲水性提高，抗蛋白质污染性极大提高。Irshad[23]利用哌嗪交联对聚酰亚胺进行改性，所制得的膜对CO2具有高选择渗透性，如图3所示。
3.4聚砜类薄膜 聚砜类膜材料是近年来开发的一类膜材料，优点是刚性强、耐化学腐蚀和耐高温，弥补了传统有机膜不耐高温、酸碱的缺点。由聚砜制成的膜具有膜薄、内层孔隙率高且微孔规则等特点，适合制作超滤膜、微滤膜和气体分离膜，并用于制作复合膜的底膜[24]。但这类材料的耐候性和耐紫外线稍差，属于疏水性材料，易受污染，其他结构性能也需要改善。
常通过共聚、嵌段、表面接枝、共混等方式对其进行改性，以改善分离膜渗透性能、表面亲水性、抗污染性能和机械强度[25]。Yamashita 等[26]发现，随着表面维生素Ｅ 含量降低，结果中蛋白质吸附量增加，这说明维生素Ｅ 涂覆层既能抗氧化，还能防蛋白质污染。Mahmoudi 等[27]将银离子和氧化石墨烯均匀分布在聚砜分离膜中，膜的亲水性和渗透通量、抗菌性得以改善。
图3 哌嗪交联改性聚酰亚胺膜的流程图
4.结论与展望
综合全文来看，虽然前人做了大量相关研究工作，但目前适于制备分离膜的高分子材料仍有限，而且这些材料制成的分离膜的性能又各有其长处和不足。大部分高分子膜材料存在的四大问题为：抗污染性差；耐腐蚀性差；热稳定性差；选择透过性差。根据本文的总结，这四个方面可能的解决方法如下：抗污染的方法：采用两性离子聚合物。
抗腐蚀的方法：采用有机-无机复合。
抗高温的方法：采用有大量环状、共轭结构的高分子材料。
提高选择透过性的方法：在表面或内部引入活性基团。
参考文献：
[1] 侯淑华，王雪，董雪，等. 抗污染高分子分离膜研究进展[J]. 应用化学，2016, 34(5):502-511.
[2] 马超，黄海涛，顾计友，等. 高分子分离膜材料及其研究进展[J]. 材料导报，2016, 30(9):144-150.
[3] 马超，刘旸，顾继友. 两性离子基团改性分离膜的抗污染机理及研究进展[J]. 高分子通报，2015(8):34-42.
[4] Ma L, Wang L, Wu L, et al. Cellulosic nanocomposite membranes from hydroxypropyl cellulose reinforced by cellulose nanocrystals[J]. Cellulose, 2014, 21(6): 4443-4454.
[5] Vázquez M I, Algarra M, Benavente J. Modification of regenerated cellulose membrane based on thiol dendrimer[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 131: 273-279.
[6] Liu G, Zhang L, Mao S, et al. Zwitterionic chitosan–silica–PV A hybrid ultrafiltration membranes for protein separation[J]. Separation and Purification Technology, 2015, 152: 55-63. [7] Toledo L, Rivas B L. Quaternised chitosan in conjunction with ultrafiltration membranes to remove arsenate and chromate ions[J]. Polymer Bulletin, 2015, 72(6): 1365-1377.
[8] Hameed N, Glattauer V, Ramshaw J A M. Evaluation of polyvinyl alcohol composite membranes containing collagen and bone particles[J]. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2015, 48: 38-45.
[9] Liu M, Chen Q, Wang L, et al. Improving fouling resistance and chlorine stability of aromatic polyamide thin-film composite RO membrane by surface grafting of polyvinyl alcohol (PV A)[J]. Desalination, 2015, 367: 11-20.
[10] Panda S R, Bhandaru N, Mukherjee R, et al. Ultrafiltration of oily waste water: Contribution of surface roughness in membrane properties and fouling characteristics of polyacrylonitrile
membranes[J]. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2015, 93(11): 2031-2042.
[11] 丁玲华，金鑫，李琳，等. 预氧化对聚丙烯腈膜结构及性能的影响研究[J]. 膜科学与技术，2015, 35(2):1-6.
[12] Nazri N A M, Lau W J, Ismail A F, et al. Improved permeation properties of polyacrylonitrile-based ultrafiltration membranes incorporated with poly (vinyl alcohol)[J]. Desalination and Water Treatment, 2015, 55(7): 1771-1785.
[13] Liu Y, Park M, Ding B, et al. Facile electrospun Polyacrylonitrile/poly (acrylic acid) nanofibrous membranes for high efficiency particulate air filtration[J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(3): 629-633.
[14] Rekha Panda S, De S. Effects of polymer molecular weight, concentration, and role of polyethylene glycol as additive on polyacrylonitrile homopolymer membranes[J]. Polymer Engineering & Science, 2014, 54(10): 2375-2391.
[15] Liang B, Zhan W, Qi G, et al. High performance graphene oxide/polyacrylonitrile composite pervaporation membranes for desalination applications[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(9): 5140-5147.
[16] Xia S, Yao L, Zhao Y, et al. Preparation of graphene oxide modified polyamide thin film composite membranes with improved hydrophilicity for natural organic matter removal[J]. Chemical Engineering Journal, 2015, 280: 720-727.
[17] Zhu S, Zhao S, Wang Z, et al. Improved performance of polyamide thin-film composite nanofiltration membrane by using polyetersulfone/polyaniline membrane as the substrate[J]. Journal of Membrane Science, 2015, 493: 263-274.
[18] ElSherbiny I M A, Ghannam R, Khalil A S G, et al. Isotropic macroporous polyethersulfone membranes as competitive supports for high performance polyamide desalination membranes[J]. Journal of Membrane Science, 2015, 493: 782-793.
[19] ElSherbiny I M A, Ghannam R, Khalil A S G, et al. Isotropic macroporous polyethersulfone membranes as competitive supports for high performance polyamide desalination membranes[J]. Journal of Membrane Science, 2015, 493: 782-793.
[20] Jue M L, Lively R P. Targeted gas separations through polymer membrane functionalization[J]. Reactive and Functional Polymers, 2015, 86: 88-110.
[21] Shindo R, Amanuma S, Kojima K, et al. Characterization and gas permeation properties of UV‐cured fluorine‐containing telechelic polyimide membranes with a crosslinker[J]. Polymer Engineering & Science, 2014, 54(5): 1089-1099.
[22] Liu Y, Ma C, Wang S, et al. Fabrication and performance study of a zwitterionic polyimide antifouling ultrafiltration membrane[J]. RSC Advances, 2015, 5(27): 21316-21325.
[23] Kammakakam I, Yoon H W, Nam S Y, et al. Novel piperazinium-mediated crosslinked polyimide membranes for high performance CO2separation[J]. Journal of Membrane Science, 2015, 487: 90-98.
[24] Abdul Mannan H, Mukhtar H, Shima Shaharun M, et al. Polysulfone/poly (ether sulfone) blended membranes for CO2separation[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2016, 133(5):42946-42946.
[25] 安亚欣，张奇峰，张所波. 聚乙二醇添加剂对聚砜超滤膜结构和性能的影响[J]. 膜科学与技术，2015, 35(5):64-70.
[26] Yamashita A C, Masaki H, Kobayashi E, et al. Evaluation of solute penetration across the polysulfone membrane with vitamin E coating[J]. Hemodialysis International, 2015, 19(S3): S20-S25.
[27] Mahmoudi E, Ng L Y, Ba-Abbad M M, et al. Novel nanohybrid polysulfone membrane embedded with silver nanoparticles on graphene oxide nanoplates[J]. Chemical Engineering Journal, 2015, 277: 1-10.
第八章高分子功能膜材料 膜是一种能够分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的二维材料，在自然界中随处可见。天然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是对称的，也可以是非对称的；可以是固体的，也可以是液体的；可以是中性的，也可以是带电荷的。膜的厚度可从几微米到几毫米不等。 随着科学的发展，越来越多的人工合成膜相继被开发出来，应用到各个行业中，起到分离和选择透过等重要作用。高分子功能膜作为人工合成膜中的重要一员，在药物缓释、膜修饰电极、气体分离等领域表现出特殊的分离功能，并因其广阔的应用前景而受到极大的关注。本章将主要讨论高分子功能膜的分离原理，并以主要的分离膜为代表，介绍其制备方法和应用。 8,1 概述 8.1.1 高分子分离膜的分类 高分子分离膜是具有分离功能，即具有特殊传质功能的高分子材料，又称为高分子功能膜。其形态有固态，也有液态。高分子分离膜的种类和功能繁多，不可能用单一的方法来明确分类，现有的分类既可以从被分离物质的角度分，也可以从膜的形状、材料等角度分，目前主要有以下几种分类方式。 8.1.1.1 按被分离物质性质分类 根据被分离物质的性质可以将分离膜分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。 8.1.1.2按膜形态分类 根据固态膜的形状，可分为平板膜(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纤维膜(hollow fiber)、毛细管膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜等。液膜是液体高分子在液体和气体或液体和液体相界面之间形成的膜。 8.1.1.3按膜的材料分类 从膜材料的来源来看，分离膜可以是天然的也可以是合成的，或者是天然物质改性或再生的。不同的膜材料具有不同的成膜性能、化学稳定性、耐酸、耐碱、耐氧化剂和耐微生物侵蚀等，而且膜材料对被分离介质也具有一定的选择性。这类膜可以进一步分为以下几类。 (1)纤维素衍生物类纤维素类膜材料是研究最早、应用最多的高分子功能膜材料之一．主要有再生纤维素、硝酸纤维素、二醋酸纤维素和三醋酸纤维素、乙基纤维素等。 (2)聚烯烃类聚烯烃及其衍生物是重要的高分子聚合物，很多都可以用于制备气体分离膜，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等。 (3)聚酯类涤纶、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯这类树脂强度高、尺寸稳定性好、耐热和耐溶剂性优良，被广泛用于制备分离膜的支撑增强材料。 (4)聚酰（亚）胺类尼龙-6和尼龙-66是这一类分离膜材料的代表，常用于反渗透膜和气体分离膜的支撑底布，芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜材料，用于中空纤维膜的制备。含氟聚酰亚胺作为具有实用前景的气体分离膜材料目前处于开发阶段。用聚酰胺类制备的膜，具有良好的分离与透过性能，且耐高压、耐高温、耐溶剂，是制备耐溶剂超滤膜和非水溶液分离膜的首选材料，缺点是耐氯性能较差。 (5) 聚砜类这类材料包括聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜等，是高机械强度的工程塑料，具有耐酸、耐碱的优点，多用于超滤膜和气体分离膜的制备，较少用于微滤，可在80℃下长期使用，缺点是耐有机溶剂的性能较差。
高分子膜材料的制备 方法 xxx级 xxx专业xxx班 学号：xxxxxxx xxx
高分子膜材料的制备方法 xxx （xxxxxxxxxxx，xx） 摘要：膜技术是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点，膜分离技术在工业中已得到广泛的应用。本文主要介绍了高分子分离膜材料较成熟的制膜方法（相转变法、熔融拉伸法、热致相分离法），而且介绍了一些新的制膜方法（如高湿度诱导相分离法、超临界二氧化碳直接成膜法以及自组装制备分离膜法等）。 关键词：膜分离，膜材料，膜制备方法 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术，也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一，目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用，并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。目前在膜分离过程中，对膜的研究主要集中在膜材料、膜的制备及膜过程的强化等三大领域；随着膜过程的开发应用，人们越来越认识到研究膜材料及其膜技术的重要性，在此对膜材料的制备技术进行综述。 2.膜材料的制备方法 2.1 浸没沉淀相转化法 1963年，Loeb和Sourirajan首次发明相转化制膜法，从而使聚合物分离膜有了工业应用的价值，自此以后，相转化制膜被广泛的研究和采用，并逐渐成为聚合物分离膜的主流制备方法。所谓相转化法
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。相转化制膜法根据改变溶液热力学状态的物理方法的不同，可以分为一下几种：溶剂蒸发相转化法、热诱导相转化法、气相沉淀相转变法和浸没沉淀相转化法。
膜材料的结构与性能 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
膜材料的结构与其性能之间的关系，是膜研究的重要内容。对于分离膜，其分离性能中的透过率和选择性分别依赖于膜的孔径和材料性质、被分离物的体积和性质以及二者之间的相互作用。根据材料微观和宏观结构，从以下几个层次对分离膜结构与性能之间的关系进行分析。 １.化学组成 化学元素及化学基团是物质组成的基础，决定了物质的基本性质，如氧化还原性、酸碱性、极性、溶解性和物理形态等。化学组成还决定了分离膜材料的化学稳定性，亲水性或亲油性，以及对被分离材料的溶解性等，直接影响膜的透过性、溶胀性、毛细作用等性质。在分子结构中增强极性基团，如羟基、羧基、磺酸基，膜的亲水性会改善；以氧原子、硫原子等引入到聚合物主链中，或将极性较大的基团，如三氟甲基接枝在聚合物主链上，聚合物的柔性会增加，分子量增大，在气体分离膜应用过程中有利于气体的透过。 2.高分子链段 构成高分子分离膜材料的单体和链段的结构，对聚合物的结晶性、溶解性、溶胀性等性质起主要作用，也在一定程度上影响分离膜的力学性能和热学性能。对于均聚物，单体的结构最重要，其次包括聚合度、分子量、分子量分布、分支度、交联度等。对共聚物，链段结构，如嵌段共聚、无规共聚、接枝共聚等因素直接影响分离膜的各种性质，包括立体效应和化学效应的产生。 3.高分子立体构象 聚合物分子的微观结构，多与分子间的作用力相关，如范德华、氢键力、静电力。这直接影响膜制备的粘度、溶解度，也与成膜后的力学性能和选择性密切关系。聚合物分子间作用力的增加则倾向于形成结晶度高的分离膜。 4.聚集态和超分子 聚合物高分子的排列方式和结晶度，以及晶胞的尺寸、膜的孔径和分布等因素，与膜材料的使用范围、透过性能、选择性等密切相关。高分子材料的聚集态结构和超分子结构与分离膜的制备条件和方法以及后处理工艺等更是相互联系。 5.分离膜的形态 目前常见分离膜的形态主要有管状膜、中空纤维膜、平板（平面）膜。管状分离膜便于清洗，适合连续操作和动态研究分析，多用于高浓度料液或污物较多的物料分离，缺点是能耗大，有效分离面积小；中空纤维膜的力学性能强，适合高压场合的分离操作，缺点是容易被污染且难以清洗；平板膜是宏观结构最简单的一种，适用于各种分离形式，制作简单，使用方便，成本低廉，适用性最广泛。
高分子分离膜在水处理中的应用 早在20世纪初已有用天然高分子或其衍生物制透析、电渗析、微孔过滤膜。1953年，美国C.E.里德提出了用致密的醋酸纤维素制的膜将海水分离为水和盐，当时由于水的透过速度极小而未能实用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地开发了各向异性的不对称膜的制备方法。由于起分离作用的活性层极薄，流体通过膜的阻力小，从而开拓了高分子分离膜在工业上的应用。之后出现了中空纤维膜，使高分子分离膜更适于工业用途。70年代以来，气体分离膜、透过蒸发膜、液体膜以及生物医学用膜的研究，开拓了高分子分离膜应用新领域。 高分子分离膜是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。分离膜只有组装成膜分离器，构成膜分离系统才能进行实用性的物质分离过程。一般有平膜式、管膜式、卷膜式和中空纤维膜式分离装置。 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。 反渗透膜应用现状 在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支，4英寸膜26000支。2000年和2010年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。 国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。 反渗透膜最新进展 超低压膜由于节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来超低压膜的应用比重日益增大，这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势，目前使用超低压膜的最大装置的产水量为650吨/小时。 低污染膜膜污染是反渗透应用中的最大危害。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。
《功能材料》课程论文考核表
高分子分离膜材料的研究进展 应用化学1005410220 袁强 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制作而成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。本文将简单介绍高分子分离膜材料的起源、发展史，重点介绍高分子分离膜材料的应用前景和研究现状。 关键词：高分子材料；高分子分离膜；分离；材料 1．高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。 2．高分子分离膜的起源和发展史 2.1．国外高分子分离膜发展史 1849年，德国学者惠柏思用硝基纤维素制成第一张高分子膜。 1920年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。 1930年，人们将纤维素膜用于超滤分离。 1940年，离子交换膜开发和利用电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨利拉简研究反渗透。 1960年，洛萨和萨利拉简成功制备了具有完整表皮和高度不对称的第一张高效能反渗透膜，为该法奠定了基础。 1970年以来。超滤膜、微滤膜成功开发和应用，有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。 2.2．国内高分子分离膜发展史 我国的膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的，六十年代进入开创阶段。1965年着手反渗透技术的探索。1967年开始全国的海水淡化会战。大大促进了我国膜技术的发展。70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他膜的开发阶段。 3.高分子分离膜所用到的材料 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(见芳香族聚酰胺纤维)、聚四氟乙烯（见氟树脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（见聚合物）也越来越多地被用于制分离膜，使
高分子膜材料 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用，已经成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料不仅成为工农生产及人们日常生活中不可缺少的材料，也成为发展高新技术所需要的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 自从20世纪20年代高分子科学建立以来，功能高分子就随之发展起来。至今已成为高分子科学中的一重要部分，新型功能高分子材料更是在材料科学领域中充满活力。例如特种高分子材料、分离功能高分子材料、高分子微球材料、导电高分子材料、光学性能高分子材料、医用高分子材料等等。这些新材料将成为高分子材料的希望。 膜技术是当代高校分离新技术，与传统分离技术相比，它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等非常突出的优点。在当今世界能源、水资源短缺，水和污染日益严重的情况下，膜分离科学得到了世界各国的重视，成为实现经济可持续发展的的重要组成部分。世界著名化学与膜科学专家黎念之院士在访问我国时说：“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工业的未来。”因此，膜技术的发展将有力地推动我国相关行业的发展。 一、高分子膜的分类 1、按膜的材料分 按置备膜的材料种类来分，可将高分子分离膜分为纤维素脂类和非纤维素脂类。 2、按膜的分离原理及适用范围分 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 3、按膜断面的物理形态分 根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为对称膜、不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。 4、按功能分类 按高分子膜的按功能分类分为离子膜（包括气体分离膜、液体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓差量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜电能转化膜、导电膜）、生
高分子膜材料的发展与应用 姓名：熊腾飞 班级：材科jd1401 学号：0121401101309 班级序号：28 摘要：作为膜分离技术的核心,膜材料越来越受到人们的重视。目前膜材料的研究主要集中在已开发的功能高分子膜材料和无机膜材料。相比无机膜材料，有机膜材料具有韧性好、成型性好、相容性好、空隙率大等优点，已成为成为研究的热点。本文首先对高分子分离膜的概念，分离机理，膜的分类进行了简介。全文主体是高分子分离膜的发展与应用，着重介绍了四类高分子膜材料的研究进展，包括天然高分子类、聚烯烃类、聚酰胺类以及聚砜类膜材料，涉及其特点、应用情况、缺点、改性方法等。在文章结尾，总结了高分子分离膜面临的共性问题，并展望了最合适的解决方法。 关键词：高分子，膜材料，分离，改性 1.引言 随着科技的发展与社会的进步，人们对分离技术的要求逐渐提高。特别是21世纪以来，药物缓释、肾脏透析膜、气体分离富集、海水淡化、污水处理、共沸物分离、食品加工等研究应用热点都离不开高水平的分离技术[1]。传统的分离技术主要有沉淀、过滤、重结晶、筛分、蒸发、离子交换等。然而，这些技术都伴随着大量能量的消耗。相比之下，膜分离技术耗能较低，且过程相对简单，选择性高，被誉为“化学工业的明天”[2]。膜分离技术的核心在于膜，可分为无机分离膜和有机分离膜。无机分离膜难以成型，脆性强，抗冲击性有限，其低孔隙率也使其性能降低。有机分离膜（也称高分子分离膜）很好的克服了这些缺点，不仅成型性好、韧性强，而且兼具环保、高选择性分离、生物相容性强、可设计性强的特点[3]。然而，有机分离膜的发展也面临着一些挑战。 2.基本概念 2.1高分子分离膜的定义及评价标准 高分子分离膜，广义来讲，是指由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离
高分子膜材料 姓名：*** 指导老师：** 专业：高分子材料2011年6月8号
摘要：高分子膜材料具有制备简单、性能稳定以及与指示剂相容性好等特点。本文介绍高分子膜材料的分类、性能以及高分子膜材料在工业、农业以及日常生活中的应用，主要是论述高分子膜材料的研究进展以及发展前景等。 前言：高分子膜材料虽然很早就出现，但是对它的研究还是近些年来才开始。在上世纪20年代，由于石油工业的发展促进了三大合成材料品种的不断增多，高分子膜材料的应用范围也在逐渐扩大。由包装膜开始，在30年代已经将纤维膜应用于超滤分离；40年代则出现了离子交换膜和点渗析分离法；50年代出现了饭渗透法膜分离技术；60年代又加拿大和美国学者分别成功的制造出了高效能膜和超过滤膜，总之，国外高分子膜材料技术的发展是迅速的。近年来，我国的科研工作者也开始重视这方面的研究，膜的汇总类及应用范围在不断扩大，其中用量最大的是选择性分离膜，如离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、液膜、液晶膜等等。目前已应用的领域有核燃料及金属提炼、气体分离、海水淡化、超纯水制备、污废处理、人工脏器的孩子早、医药、食品农药、化工等各个方面。
众所周知，进入二十一世纪以后，环境已经成为制约各国发展的重要因素，各种各样的工业废水、废气以及工业垃圾对环境造成了巨大破坏。而高分子膜材料以其独特的微处理性可以很好的清除废水、废气以及工业垃圾中所含有的有毒重金属、有机物和矿物质等物质，因而在新世纪高分子膜材料必然迎来新的发展。
目录 第一节：高分子膜材料的研究分类 (2) 第二节：各种高分子膜材料的的介绍 (3) 第三节：高分子膜材料的发展前景 (5) 第四节：高分子膜材料的性能 (6) 第五节：高分子膜材料的应用 (8) 参考文献 (11)
高分子分离膜的改性方法 张爱娟（04300036） [摘要]：随着膜技术的发展，人们对膜材料的性能不断提出新的要求，其中改善膜的亲水 性，提高膜的抗污染能力已成为有待解决的迫切问题。由于单一的膜材料很难同时具有良好的亲水性、成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性侵蚀、耐氧化性和较好的机械强度等优点，因此采用膜材料改性或膜表面改性的方法来提高膜的性能，是解决这一问题的关键。其中，化学改性可以通过膜材料和膜表面的化学改性来实现；而物理改性则主要是通过材料共混改性和表面涂覆或表面吸附来实现。 [关键词]：膜；改性；物理改性；化学改性 一 引言 膜分离技术具有设备简单,操作方便，无相变，无化学变化，处理效率高和节能等优点，作为一种单元操作日益受到重视，已在海水淡化、电子工业、食品工业、医药工业、环境保护和工程的领域得到广泛的应用。然而，随着膜技术的发展，人们对膜材料的性能不断提出新的要求，其中改善膜的亲水性，提高膜的抗污染能力已成为有待解决的迫切问题。目前使用的大多数膜的材料是聚丙烯（PP）。聚乙烯，聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚砜、聚醚讽和聚氯乙烯等。当这些膜与欲分离的物质相接触时，在膜表面和孔内的污染物聚集，使得膜通量随运行时间的延长而下将，特别时当聚合物膜材料用于生物医药领域中（如血液透析）时，在膜便面吸附的蛋白质加速纤维性和抗生素碎片在膜表面的聚集，导致一系列的生物反应，例如形成血栓及免疫反应。即使当蛋白质对分离膜的影响可以忽略，膜基体材料的亲水性、荷电性及荷电密度等性质对蛋白质的吸附都会产生重要的影响。因此，为了拓展分离膜的应用，通常需要对膜材料进行改性或改变膜表面的物理化学性能，赋予传统分离膜更多功能，增大膜的透水性，提高膜的抗污染性，改善膜的生物相容性。对膜材料的改性的方法有物理改性，化学改性和表面生物改性。 二物理改性 2．1 表面物理改性 2．1．1 表面涂覆改性【1】 以分离膜为支撑层，将表面活性剂涂覆在支撑层表面而达到改性的目的，表面活性剂可以是有机物或无机物。但膜表面涂覆方法的改性效果并不十分理想，存在的最大问题是活性剂易从高分子表面脱离，不能得到永久的改性效果。但这种方法显示了制备一系列具有不同截留率分离膜的可能性。 2．1．2 表面吸附改性【2】 表面活性剂是由至少两种以上极性或亲媒性显著不同的官能团，如亲水基和疏水基所构成。由于官能团的作用，在溶液与它相接的界面上形成选择性定向吸附，使界面的状态或性质发生显著变化。表面活性剂在膜表面的吸附使膜表面形成一层亲水层，其带电特性又形成了对蛋白吸附的阻挡作用。从而在增大膜的初始通量的同时又能降低使用过程中通量衰减和蛋白
高分子分离膜的应用及发展综述 江苏技术师范学院化学与环境工程学院 09应化2Z 摘要：高分子分离膜是用高分子材料制成的，具有选择性透过功能的半透性薄 膜。本文介绍高分子分离膜的主要材料、分类以及高分子分离膜在日常生活中的广泛应用，并且论述了高分子分离膜的发展历程以及发展前景等。 关键词：高分子离子膜 高分子分离膜概述 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的 [7]。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。 高分子分离膜主要材料及制备 最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物也越来越多地被用于制分离膜，使其具有单一均聚物所没有的特性。 1. 二氧化碳回收膜：是日本工业技术化学研究所新发明的一种环境保护膜，它是用聚醚矾合成的一种琼脂凝胶状薄膜。这种高分子膜可以分离和回收工厂或火力发电厂排放的二氧化碳，其效率达到世界先进水平。 2. 废水净化膜：瑞典发明。它主要是依靠一个命名为“Antric”的废水处理系统。这种系统是塔状结构，当它作用于废水上时，可以使废水中的有机物去除，同时产生一种含硫气体。这种气体在经过清洁器净化，即可以分离出硫元素而废水页已变得澄清无毒。 3. 诊测癌患膜：日本医学家将蚕丝溶解、干燥成一种超纯丝素膜，附上与抗原反应的单克隆抗体后，即可用来诊断癌症。由于它可使抗体固化在素膜上，加入血液与过氧化酶的抗体后，通过用装有载电极的免疫传感器测定所释放的氧气的数量，即可诊断是否患癌症。 4. 除臭生化膜：可除去70%~90%的抓硫醇、硫化氢等恶臭。同时还可除去体臭及卫生间、厨房、饲养场和医院等场所的臭味。 5. 食品空气保鲜膜：可以保鲜食品。 6. 超铜电导膜：非常易于导电。 7. 无电阻耐蚀膜：耐腐蚀的一种高性能氛基阴离子交换膜，把氛基阳离子交换膜改变为具有阴离子型阴离子交换基极性开关的一种膜。可以用来制造各种高性能电池以及高温电渗析的隔膜等。
高分子膜分离技术 摘要:对现有的超滤、微滤、渗透汽化及气体分离等膜技术在水处理和石油化工产业领域的研究与应用现状进行了综述,分析了各种膜产品的市场占有率及未来发展趋势.提出了利用膜分离技术改造传统产业及提高工业生产经济效益的可能途径。 关键词:膜分离;水处理;气体分离;石油化工 一、研究背景 膜分离过程作为现代材料科学、高分子物理化学以及化学工程交叉融会而形成的新型高效分离技术,近10多年以来得到了显著的技术进步和应用市场发展.膜分离技术进步的动力主要来自两个方面,现代分析技术和微细加工技术的发展使得从微观或介观尺寸上对材料加工过程进行有效控制成为现实,能够高质量地稳定生产具有特定微观结构的分离膜.另外,在工业生产过程中存在许多现有技术难于解决的技术难题,例如,对采油、炼油过程产生的大量含油污水深度处理和油田回注用水的低成本化;燃料油储存、运输过程中产生的大量有机蒸气回收利用;膜分离能够有效克服精馏过程恒沸点,降低精馏过程能耗等问题.以上技术需求极大地推动膜分离过程在石油化工领域的应用基础研究,所取得的成果为膜分离技术在石油化工领域的推广应用奠定坚实基础.通过论述膜分离技术本身特征,分析了石油开采和石油产品加工过程膜分离技术的应用研究现状,以技术经济的综合评价为基础,对膜分离技术在石油化工领域应用研究现状和巨大的市场发展潜力进行了阐述. 二、研究现状
1 膜分离技术和分离膜市场 膜分离是利用功能性分离膜作为过滤介质,实现液体或气体高度分离纯化的现代高新技术之一.和普通过滤介质相比较,分离膜具有更小的孔径和更窄的孔径分布.根据分离膜孔径从大到小的顺序,可以分为微滤(microfiltration)、超滤(ultrafiltration)、纳滤(nanofiltration)和反渗透(reverseosmosis).如图1所示,微孔滤膜孔径在1~0.01Lm左右,可以有效除去水中的大部分微粒、细菌等杂质,超滤膜孔径在几十纳米附近,能够很容易地实现蛋白质等大分子的分级、纯化,能够除去水中的病毒和热原体.纳滤膜和反渗透膜孔径更小,大约在几个埃(1∪=1×10-10m),能够从水中脱除离子,达到海水和苦咸水淡化目的.一般认为,当分离膜孔径小于0.01Lm以后,分离作用的实现,不仅仅依靠孔径大小的/筛分0效果,分子或离子渗透通过膜材料时,渗透物和分离膜间的表面相到作用逐渐占据主要地位.气体分离膜和渗透汽化膜的分离作用是依靠不同渗透组分在膜中溶解度和扩散系数不同来实现,通常可用溶解扩散机理进行定量描述.例如,使用聚乙烯醇和聚丙烯腈为原料的渗透汽化PVA/PAN复合膜,能够从乙醇水溶液中脱除微量的水生产无水乙醇,与萃取精馏、恒沸精馏相比,制取无水乙醇的能耗大约降低1/3左右。 与现存的分离过程相比,膜分离过程在液体纯化、浓缩、分离领域有其独特的优势,膜分离过程大多无相变,在常温下操作,设备和流程简单,容易实现工业放大等.近10多年以来,北美、欧洲、日本等发达国家的政府和大企业联合,投入巨资开发研究.以反渗透分离膜为例,膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜,操作压力也扩展到高压(海水淡化)膜、中压(苦咸水淡化)膜、低压(复合)膜和超低压(复合)膜,80年代以来又开发出多种材质的纳滤膜.膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势,除了传统的中
高分子分离膜材料研究进展 摘要高分子分离膜材料是一类新型水处理材料，其在低成本、低能耗的同时还具有高效、清洁并可富集回收目标物质等优点，可以取代蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元，因而广泛应用于医药、电子、食品、环保、化工、冶金、水处理等领域，膜分离技术的核心是高分子分离膜材料。膜分离材料作为一个热门领域，发展一日千里，通过阅读一些文献，本论文着重介绍复合分离膜、智能型分离膜、分子识别功能高分子膜、新型耐高温高分子分离膜等新型高分子分离膜。主要介绍了以上高分子分离膜材料的概念、特性、改性方法应用以及研究进展，最后提出了一些膜分离材料在未来迫切需要解决的问题和研究方向。 关键词高分子分离膜复合分离膜智能型分离膜应用开发 Review on thePolymer Membrane Material Abstract Polymer membrane material is a new type of water treatment materials, and its low cost, low energy consumption also has efficient, clean and enriching and recovering the target substance, etc., can replace distillation, extraction, evaporation, chemical adsorption unit, which is widely used in medicine, electronics, food, environmental, chemical, metallurgy, water treatment and other fields, the core membrane separation technology is the polymer membrane material. Membrane separation material as a hot area, rapid development, by reading some of the literature, this paper focuses on a composite membrane, intelligent membrane, molecular recognition polymer film, the new high-temperature polymer membrane and other new polymer membrane. Introduces the concept, features, applications, and research progress in reforming method above polymer membrane materials, and finally put forward some membrane materials urgent need to address future problems and research directions. Keywords polymer separation membrane ;composite membrane ; intelligent membrane; development and utilization Contents 1 Introduction 2polymer separation membrane materials 2.1 composite membrane 2.2intelligent membrane 2.3moecular recognitio membrane
高分子分离膜在水处理中的应用 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效流体分离单元操作技术，30年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。 反渗透膜应用现状 在各种膜分离技术中，反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种。估计自1995年以来，反渗透膜的使用量每年平均递增20％；据保守的统计，1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜6000支，4英寸膜26000支。2000年和2010年的市场更为强劲，膜用量一年比一年有较大幅度的提高。据估算，反渗透技术的应用已创造水处理行业全年10亿人民币以上的产值。 国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。 反渗透膜最新进展 超低压膜由于节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来超低压膜的应用比重日益增大，这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势，目前使用超低压膜的最大装置的产水量为650吨/小时。 低污染膜膜污染是反渗透应用中的最大危害。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜问世。 带正电荷的反渗透膜现在广泛应用的低压、超低压复合膜的材质均为芳香族聚酸胺，其膜表面均带有负电荷，现已有膜厂家开发出表面带正电荷的低压复合膜，这种膜目前主要应用于制备高电阻率的高纯水系统中。日本日东电工公司生产的正电荷膜ES10C已在半导体行业的三级反渗透系统中实现10-15兆欧电阻率的高纯水；韩国现代电子公司的3个生产厂的合计最终产水800吨／小时的三级反渗透系统的产水电阻率为8-9兆欧；上海某半导体厂的170吨／小时的三级反渗透系统也达到上述指标。另外，在国内几个制药厂的 5-20吨/小时规模的两级反渗透系统中也实现了反渗透产水电阻率为1.7-3兆欧。
摘要 膜材料是两相间的不连续区间。膜技术的核心是膜。高分子膜的制备方法及其工艺条件的控制是获得稳定膜结构和优异膜性能的关键技术，众所周知，高分子膜材料具有易加工、结构难控制的特点。目前高分子分离膜材料制膜方法有浸没沉淀相转化法、应力场下熔融挤出-拉伸制备聚烯烃微孔膜、热诱导相分离法制备聚合物微孔膜、聚合物与无机支撑复合膜的制备技术等膜技术。膜技术现已应用在我们生活的各个方面，如废水处理环境净化、医疗、医学和食品加工生物工程方面等等。我们主要谈了膜技术在水处理和医学方面的显著作用。水处理方面的应用有一般的废水处理、处理采出水和油田注水、果汁饮料的澄清等。在医疗、医学方面膜技术可用于制人工肺、在药物生产过程中去除菌及固悬物、药物检验与疫病诊断、血浆分离等。 关键字：膜材料、制备、应用、水处理、医学工程
Abstract Membrane material is discrete interval of two phases.Membrane technology is the core of the membrane.The preparation method of polymer film and its control of process conditions is to obtain the key technology of membrane stability of membrane structure and excellent properties, it is well known that the polymer film material has the characteristics of easy processing, structure, difficult to control.The high polymer separation membrane materials membrane method in immersion precipitation phase catalysis, melt extrusion - under tensile stress field of preparation of polyolefin microporous membrane preparation, thermal induced phase separation of polymer microporous membrane, polymer and inorganic composite membrane preparation technology of membrane technology, etc.Membrane technology has been applied in every aspect of our life, such as wastewater treatment environment purification, medical treatment, medicine and food processing and biological engineering, etc.We mainly talk about the membrane technology in water treatment and medical aspects of the significant role.The application of water treatment has the general wastewater treatment, treatment of produced water and oil field water injection, juice clarification etc.In the aspect of medical treatment, medical membrane technology can be used for making artificial lung, removing bacteria in the process of drug production and solid suspension, drug test and diagnosis of disease and plasma separation, etc. Key words: membrane materials, preparation, application, water treatment, medical engineering
2011-2015年中国高分子分离膜市场调研 与发展策略分析报告 高分子分离膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子复合材料制得的具有分离流体混合物功能的薄膜。膜分离过程就是用分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。单位时间内流体通过膜的量（透过速度）、不同物质透过系数之比（分离系数）或对某种物质的截留率是衡量膜性能的重要指标。 中国报告网发布的《2011-2015年中国高分子分离膜市场调研与发展策略分析报告》共十二章。首先介绍了高分子分离膜相关概述、中国高分子分离膜市场运行环境等，接着分析了中国高分子分离膜市场发展的现状，然后介绍了中国高分子分离膜重点区域市场运行形势。随后，报告对中国高分子分离膜重点企业经营状况分析，最后分析了中国高分子分离膜行业发展趋势与投资预测。您若想对高分子分离膜产业有个系统的了解或者想投资高分子分离膜行业，本报告是您不可或缺的重要工具。 本研究报告数据主要采用国家统计数据，海关总署，问卷调查数据，商务部采集数据等数据库。其中宏观经济数据主要来自国家统计局，部分行业统计数据主要来自国家统计局及市场调研数据，企业数据主要来自于国统计局规模企业统计数据库及证券交易所等，价格数据主要来自于各类市场监测数据库。 第一章高分子分离膜概述 第一节高分子分离膜概况 一、高分子分离膜概述 二、高分子分离膜发展历程 三、高分子分离膜分类 四、高分子分离膜应用 第二节高分子分离膜材料
一、高分子分离膜主要材料 二、纤维素衍生物 三、聚砜 四、聚酰胺 五、聚酰亚胺 六、聚酯 七、聚烯烃 第二章中国高分子分离膜行业发展环境分析 第一节国内高分子分离膜经济环境分析 一、GDP历史变动轨迹分析 二、固定资产投资历史变动轨迹分析 三、2011年中国高分子分离膜经济发展预测分析第二节中国高分子分离膜行业政策环境分析 第三章中国高分子分离膜行业动态分析 第一节高分子分离膜发展历程 一、中国膜工业的发展历程 二、高分子膜材料在膜分离过程的应用 第二节膜过程分析与膜组件设计 一、四种膜过程 二、产品和膜过程 三、膜组件/组件设计 第三节高分子分离膜应用分析 一、高分子分离膜在水处理技术中的应用 二、高分子分离膜在医学领域中的应用 第四章中国高分子分离膜市场分析 第一节膜行业市场现状 一、中国膜分离市场现状 二、中国膜市场消费量
分离膜材料及其特点 0708010225 万栋 1.引言 膜分离技术是当代新型高效的分离技术,也是二十一世纪最有发展前途的高新技术之一,目前在海水淡化、环境保护、石油化工、节能技术、清洁生产、医药、食品、电子领域等得到广泛应用,并将成为解决人类能源、资源和环境危机的重要手段。【1】膜分离是在某种推动力（压力差、浓度差、电位差等）作用下，利用天然或人工制备的、具有选择透过性能的薄膜对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、提纯或富集。【2】 膜是膜分离技术的核心，通常衡量一种分离膜是否具有实际应用价值，应看它是否符合如下标准：①分离效果要好，即要有高的分离系数；②处理能力大，通量高；③要有较好的抗化学和微生物侵蚀的性能；④要有好的柔韧性和足够的机械强度；⑤适用pH范围广，使用寿命长；⑥成本低，制备方便，便于工业化生产。【3】 2.膜材料及其特点 膜材料主要有两类：高分子膜材料和无机膜材料。高分子膜材料分为：有机高分子膜材料和无机高分子膜材料。无机膜材料有：陶瓷膜材料、金属膜材料、玻璃膜材料、分子筛膜材料等。【4】 2.1.高分子膜材料 高分子有机膜的性能与高分子材料的特性有密切关系。聚合物的结构特征主要由以下几个因素决定。⑴相对分子质量；⑵有机高分子的化学结构与空间排列；⑶不同的大分子间的相互作用。 常用高分子膜材料及其基本特点如下所述。 2.1.1.纤维素类 纤维素类膜材料主要包括：天然纤维素、再生纤维素、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素、混合纤维素等。 醋酸纤维素的特点是：来源广泛，价格便宜，制备较容易，成膜性好，耐游离氯，膜表面光洁，不易结垢，耐污染，但是pH值使用范围窄（pH3～7），使用温度低，不耐化学试剂，但是低级醇除外，易水解，易被压密，抗菌能力差，操作压力要求偏高，性能衰减较快；亲水性好、保水性好、通量大、无毒。醋酸纤维素类的溶剂一般为非质子有机溶剂，如丙酮、氯代烃或二甲基甲酰胺等。 2.1.2.聚烯烃类 聚烯烃类膜材料主要包括：聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯等。 高压低密度聚乙烯耐酸性、电性能较好，但耐热性、耐溶剂性、透气性、透湿性、机械性能较差，质地柔软。适合于制作薄膜、电线、电缆、涂层、薄片、压铸品等。低压低密度聚乙烯耐溶剂性、透气性、透湿性较高，机械性能较好，电性能较差。 聚丙烯根据分子链排列构型，一般分为：等规、无规、间规三个品种。高等规度和间规的聚丙烯具有优异的耐热性、化学稳定性、可加工性、电性能和机械性能；低等规度和无规立构的则性能较差，无规聚丙烯可溶于正庚烷中。 2.1. 3.聚酰胺类 聚酰胺类是一类非常重要的膜材料。主要包括：尼龙-6、尼龙66、聚砜酰胺、芳香族
高分子分离膜的简述及应用 姓名 （大学学院，河南郑州450001） 摘要：介绍了膜的概念及分类，高分子分离膜的分离原理、机理和材料、膜分离技术在工业中的应用，并对膜分离过程的未来发展进行了展望。 The paper introduces the concept and classification of membrane, separation principle, mechanism and the material of the polymeric membrane for separation, the application of membrane separation technology in the industry, and prospects the future development of membrane separation process. 关键词：高分子分离膜分离应用 0 前言 膜广泛存在于我们的日常生活中，有很多功能，比如精制、浓缩、分隔和选择性透过等。上世纪80年代以来，膜分离技术越来越受到人们的关注。新的膜材料、新的膜分离方法也在不断开发研究中。 1 膜的概念及分类 高分子分离膜是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差的推动对双组份或多组份的溶质和溶剂进行分离、提纯，由于使传统的分离工序发生革命性的变化，所以高分子分离膜，广泛地应用于化学工程、生物技术、医学、食品工业、环境保护、石油探测等众多领域内，在当代高新技术领域内，高分子分离膜将作为开发的重点，而分离膜将作为高效能材料将进一步获得发展。[1] 常见的分离膜有以下几种：微滤膜、超滤膜、超细滤膜、密度膜、电透析膜、液体膜、溶胀密度膜、拉伸半晶体多孔膜、烧结多孔膜，以及特殊的界面型LB 膜和自我成型膜(SA)等。 （1）根据筛分原理可分为：微滤膜、超滤膜、超细滤膜、密度膜、电透析膜、液体膜等。（2）根据分离过程中不同的用途可分为：渗析膜、电渗析膜、气体分离膜、液体分离膜、动力形成膜、镶嵌带电膜、仿生膜、生物医学用膜等。 （3）根据材料结构可分为：均质膜、非均质膜、致密膜、多孔质膜、不对称膜、含浸型膜等。 （4）根据膜的外观形态可分为：平板膜、褶状膜、螺旋膜、管式膜、卷式膜、中空纤维膜等。