膜科学与技术ppt课件.ppt

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1、第三章膜材料有机材料天然材料或改性天然材料合成高分子材料：由单体聚合而成无机材料仅供学习参考，请勿侵权13.1天然有机材料及其特性包括改性天然有机材料。目前有：纤维素及其衍生物壳聚糖及其衍生物仅供学习参考，请勿侵权2纤维素及其衍生物形成：纤维素从植物中得到；其衍生物由纤维素与冰醋酸、醋酸酐或硝酸等进行酯化反应形成。种类：2-醋酸纤维素（CA)，2,5-醋酸纤维素，3-醋酸纤维素(CTA)，丙酮-丁酸纤维素，硝酸纤维素(CN)。性能：（1）比较稳定，在较高温度和酸碱条件下易发生水解；（2）对某些有机和无机溶质分离

2、率低；（3）纤维素及其衍生物可制作微滤、超滤、反渗透、气体分离和透析膜，是最重要的一类膜材料。仅供学习参考，请勿侵权3甲壳质及其衍生物甲壳质((1,4)－2－乙酰胺基－2－脱氧－β－D－葡萄糖（Chitin）):天然多糖，广泛存在于节肢动物（如虾、蟹）的壳和真菌的细胞壁中。每年自然界生物合成量估计达数十亿吨，是地球上仅次于纤维素的一种天然多糖。仅供学习参考，请勿侵权4壳聚糖又称甲壳素(（1,4）－2－胺基－2脱氧－β－D－葡萄糖，Chitosan)是甲壳质部分脱乙酰化反应而得到的一种直链高分子生物多糖，与甲壳质

3、相比，壳聚糖的溶解性大为改善，因而其应用比甲壳质更为广泛。壳聚糖含有大量的氨基和羟基，亲水性能好，氨基的质子化使其具有荷电性。由于具有亲水性、优越的成膜性，良好的机械性能和高的反应活性，壳聚糖已成为制备亲和膜的上好材料，还用于反渗透、渗透汽化、超滤、气体分离、透析和纳滤等。仅供学习参考，请勿侵权5由于壳聚糖分子链上拥有大量的反应活性强的羟基和氨基，易进行化学修饰，如硫酸酯化、磺化、羟乙基化、羧甲基化和酰化等。羧甲基化反应的条件相对比较温和，反应步骤少，收率较高，降解少。羧甲基化后壳聚糖含有氨基和羧基，是两性聚电

4、解质，这一点与构成生命蛋白质的氨基酸类似，对生物物质有极佳的相容性。仅供学习参考，请勿侵权63.2合成高分子材料及其特性仅供学习参考，请勿侵权73.3无机材料及其特性常用无机膜材料：陶瓷，玻璃，金属，沸石特点：（1）通常具有非常好的化学和热稳定性。耐强酸碱及有机液体，耐高温，便于清洗。（2）脆，易碎。应用：目前无机膜的全部应用限于微滤和超滤。无机膜日益受到关注。仅供学习参考，请勿侵权8第四章制膜工艺制膜的本质或目的：制膜过程实际上是通过适当的方法使材料改性以使其结构能满足特定的选择透过性要求。膜材料与膜的关系：

5、材料本身制约了所能选用的制膜方法、所能得到的膜的形态及所能适用的选择透过性原理。主要的制膜方法有：烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法、相转化法、溶胶-凝胶法、蒸镀法和涂敷法、溶出法。上述方法有的仅适用于制备聚合物膜或无机膜，有的则二者都适用。仅供学习参考，请勿侵权94.1烧结法方法：将一定大小的膜材料细粒压缩，然后在一定温度（由材料决定）下烧结，细粒的间隙形成膜孔。膜孔径：只能制备微孔，孔径约为：0.1-10mm。膜细粒的大小和分布决定孔径的大小和分布。膜孔隙率：较低（10-20%或稍高）膜的形式：平板，管式。适用膜材

6、料：膜材料具有化学稳定性，耐热性和机械稳定性。可以是有机材料也可以是无机材料。如聚合物（聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯），金属（不锈钢、钨），陶瓷（氧化铝、氧化锆），石墨和玻璃（氧化硅）。仅供学习参考，请勿侵权104.2拉伸法方法：将由结晶化或半结晶化聚合物材料（聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯）挤压而成的薄膜（平板或中空纤维）沿挤压方向拉伸。在机械应力作用下，薄膜会发生小的断纹，从而得到多孔结构。膜孔径：只能制备微孔膜，约为0.1-3mm。孔隙率：最高可达90%。适用材料：只能是结晶或半结晶聚合物材料。仅供学习参考，请

7、勿侵权114.3径迹蚀刻法方法：（1）使聚合物（通常为聚碳酸酯）膜或薄片接受垂直于薄膜的高能粒子辐射。（2）在辐射粒子的作用下，聚合物化学键断裂形成径迹。（3）将此薄膜置于酸或碱溶液中，径迹处的材料被腐蚀掉而得到孔。辐射时间决定孔隙率，侵蚀时间决定孔径。特征：膜孔为具有很窄孔径分布的均匀的圆柱形孔。孔径：0.02-10mm。孔隙率：很低（最大约20%）。仅供学习参考，请勿侵权124.4相转化法(phaseinversion)一般定义：相转化制膜法是以某种控制方式使膜材料从其它状态转变为膜的状态的过程。具体方法：

8、溶剂蒸发沉淀蒸气相沉淀（聚合物+溶剂薄膜置于被溶剂饱和的非溶剂气氛中）控制蒸发沉淀（聚合物+溶剂+非溶剂薄膜蒸发）热沉淀浸没沉淀仅供学习参考，请勿侵权134.5浸没沉淀制膜工艺大部分工业用膜是采用浸没沉淀制备的。方法：（1）配制聚合物溶液（一般是，聚合物+溶剂+添加剂）；（2）对溶液进行预处理（如，静置，过滤，脱泡）；（3）将聚合物溶液以某种方式制成膜；（4）适当时间的蒸发；（5）浸入