. 多孔膜的制造方法

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1、项目21教学中的必要准备内容项目21《六种分离能力要求的高分子分离膜材料的分析、选择、改性》具体任务第一组:请为富氧膜的生产选择合适的高分子材料;第二组:请为氢气分离的生产选择合适的高分子材料;第三组:请为海水淡化处理膜的生产选择合适的高分子材料;第四组:请为污水处理用分离膜的生产选择合适的高分子材料;第五组:请为透析用膜的生产选择合适的高分子材料;第六组:请为二氧化碳分离膜的生产选择合适的高分子材料。高分子分离膜用材料的选用一、简介高分子分离膜是一种能分离微小粒子、分子及离子等微物质的分离材料。从分离物质的尺寸上

2、看,它可分离尺寸小于 lnm的微物质;从分离物质的分子量上看,它可分离分子量小于100 的小分子。在微物质分离材料中,除少量为无机高分子和金属材料外,主要为高分子材料,它属于一种功能性高分子聚合物。高分子分离膜的分离过程与传统的分离方法如过滤、蒸发、萃取及冷冻等不同;前者为常规分离,而后者为微观分离,可分离分子级大小的物质如无机离子、分子量小于 100的分子、细菌及病毒等。高分子分离膜按功能可分为选择性透过膜、渗透、反渗透、超滤、微滤和离子交换等类型。高分子分离膜按微分离时接触介质不同可分为气膜和水膜两种。①气膜。

3、主要用于气气分离,如选择性透过膜,常称为气膜。②水膜。其他如渗透、反渗透、超滤、微滤和离子交换等类型主要用于液@%分离,常称为水膜。高分子分离膜按内部结构不同可将其分为致密膜和多孔膜两种。①致密膜。这类膜的内部致密无孔隙,常用的离子交换膜、渗透膜、反渗透膜及气体分离膜都属于致密膜。致密膜的制造方法有溶液浇铸法、溶液流延法及水上延展法等。②多孔膜。这类膜的内部含有很多微小孔隙,常用的微孔过滤膜及超滤膜都属于此类膜。多孔膜的制造方法有:烧结法(适于 PTFE 和 PVC)、双向拉伸法、电子线辐射蚀刻法及抽出法等。双向拉

4、伸法为在配方中加人高熔点的无机微小粒子,成型后加热拉伸,由于无机粒子不变形而有机物变形,从而在两者之间形成孔隙;在 PE 及 PP中,一般加氧化锌等。抽出法为在配方中加入可溶性物质,成型后用适当溶剂将其溶去,即成为微孔结构;常用的可溶性物质有无机盐、硅微粉、金属粉、有机化物膨润剂、增塑剂、界面活性剂、淀粉、轻甲基纤维素、聚乙烯醇等,溶剂依可溶物性质不同而相应选择水、酸及碱等。电子线辐射蚀刻法为用电子线辐射薄膜,将辐射受伤部分用适当蚀刻剂处理即可留下细孔;如PC膜经辐射处理后,用氢氧化钠作蚀刻剂,可制成孔径 0.03

5、~8μm的多孔膜。不同高分子分离膜的具体应用范围及特点如表 211 所示。表 211 不同高分子分离膜的种类及用途分离膜种类分离过程分离动力分离物大小及分子量用途无机离子<1nm 离子交换膜电渗折选择透过、电位差电解质脱盐及分离分子量>100 无机酸、碱、盐<1nm 无机酸、碱、盐,渗透膜扩散渗透选择透过、浓度差分子量<100 低分子与高分子悬浮颗粒、粒径 0.03~10μm 除去悬浮胶粒及细微孔膜微孔过滤压力差分子量>300万菌固体粒子、粒径 1~30nm 超滤膜超滤压力差低分子与高分子分子量 100~500 万

6、低分子及无机粒子<1nm 水的过滤及溶质浓反渗透膜反渗透选择透过、压力差分子量<500 缩气体<1nm 气体分离、浓缩及选择性分离膜气体分离选择透过、压力差分子量<100 精制高分子分离膜主要用于:水处理、海水淡化、制备超纯水、制备无水溶剂、分离生物制品、氢分离、富氧制备、人工器官及废能回收等。高分子分离膜的分离范围,按微粒尺寸由小到大排列如下:0.1~0.2nm0.5nm1~5nm10~20nm50~500nm1000~2000nm5000~10000nm20000nm 气体分离→反渗透→血液分离→超滤→病毒分离

7、--→微滤------→血浆分离--→普通过滤二、不同高分子分离膜用材料的选用1、气体分离膜气体分离膜是一种可从混合气体中分离出某种单一气体的一类高分子薄膜。(1)富氧膜富氧膜为一种选择性气体分离膜,它是能从空气中选择分离氧气和氮气,从而制得氧气含量高于空气中氧气含量的富氧气体的一类薄膜。富氧膜目前已获得具体应用,主要用于节能和医用。不同用途的富氧膜要求富氧气体中氧气含量也不同,医学用富氧气体要求氧气的含量大于40%,用于医学抢救;工业用富氧气体要求氧气的含量23%~40%,日前已用于锅炉燃气,可节能10%以上。用

8、于富氧膜的塑料材料要求氧气的透过系数r要大,一般氧气的透过系数r要大干OO22325000cm×mm / (m ×d ×MPa );而且氧氮的分离系数r/r也要高,一般分离系数要大于 2.5;这样才ON2 2 可保证获得大量且高氧气含量的富氧气体。常用的富氧膜材料如表 212所示。几种富氧膜材料的氧气透过系数及氧氮分离系数塑料材料rr/rOON22 2 聚氨

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