功能高分子材料第三章高分子分离膜
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高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜是由具有特定结构和性能的聚合物材料制成的一类隔膜材料，具有膜厚薄、制备质量和分离性能良好等特点。
它能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在工业生产中广泛应用，也被用于水处理、精细化学品分离、生物分离、污染物除去、原料浓缩等领域。
分离膜的结构及工作原理：高分子分离膜由聚合物制成，其孔隙结构是由分子结构决定的，可分具有均匀、连续和可调结构，有时也添加一些特定的添加剂以促进膜特性的优化和屏蔽一些不易排出的物质，分离膜的工作原理实质上是孔径选择性的过滤作用，能将不同的液体分离或混合介质分离出，因此在分离场合中广泛应用。
分离膜的分类：分离膜可以根据分离机制分为渗透膜和滤液膜，根据膜片的结构、性能可分为聚酯膜、柠檬酸膜和聚氨酯膜等，根据膜片结构的不同分别为板型膜、环境膜、滤芯膜、复合膜等。
应用领域：1、水处理：处理工业废水和生物分解废水时，高分子分离膜具有高强度和高精度，可以有效地去除悬浮颗粒物和有机物，除去病原体和各种病毒，防止大肠杆菌、放线菌等有害物质的污染。
2、精细化学品分离：高分子分离膜可以实现均质化和分离，因此，它很适合用于精细化学品分离。
例如，它可以用于精制酶制剂，乳化剂，蛋白质，抗体，抗生素等精细化学品的分离和纯化工艺。
3、生物分离：高分子分离膜可以用于细胞、细菌、病毒的分离，因为它具有很强的保护性和抑制性，可以有效地去除有害物质，同时可以有效地控制细胞活力，有利于细胞的增殖繁殖。
4、污染物除去：高分子分离膜具有高精度的分离性能，能将有机污染物分离出来，可有效地除去污染物，从而达到净化水体的目的。
5、原料浓缩：在制药工业和食品饮料工业中，高分子分离膜的应用可以将原料中的有效成分进行有效分离和浓缩，可以提高产品的质量。
高分子功能膜
的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其能
差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制造优性
能分离膜的重要保证。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的 是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
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三、膜分离过程
浓度梯度驱动 分离膜过程 依所 用驱 动力 分为
气体、液体膜分离
透析
电场力驱动膜 分离过程
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高 分 子 功 能 膜
膜分离机理
筛分和溶解-扩散
多孔膜的分离机理主要是筛分原理，依膜表面平均孔径的大小而
区分为微滤（0.1-10㎛）、超滤（2-100㎚）、纳滤（0.5-5 ㎚ ），以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶质分子。
多孔膜表面的孔径有一定的分布，其分布宽度与制膜技术有关而
成为分离膜质量的一个重要标志。一般来说，分离膜的平均孔径要 大于被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面
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③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～
150μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。
④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料， 过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的
滤液。
微孔膜的缺点： ① 颗粒容量较小，易被堵塞；
② 使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正
常工作。
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二、高分子功能膜的制备方法
多孔膜制备
相转换法 粉末烧结 拉伸致孔法 热致相分离法 核径迹法 铝阳极氧化多孔氧化铝膜 溶剂涂层挥发法
制备方法
致密膜的制备
复合膜的制备
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水面扩展挥发法 支撑膜加涂层 支撑膜加水面扩展连续超薄膜 界面缩聚法在位制备复合膜
高分子分离膜专题
高分子分离膜专题
一、引言
高分子分离膜，是一种由高分子材料制成的精细分离膜，通过滤过、
吸附、扩散等方式分离物料。
高分子分离膜通常由分子级别的小孔和分子
级别的体系组成，具有高分离效率、低热效应、高质量、低成本等优点，
是精细化工的重要工艺手段，在生物分离、环境净化、液体质量改善、有
机溶剂萃取等领域有广泛的应用。
二、高分子分离膜的原理
高分子分离膜的原理主要是通过滤过、吸附、扩散等方式，通过膜法，分离出不同大小的微粒或溶质。
高分子分离膜以极小的空隙直接把物质进
行分离，不需热力的作用即可进行分离，具有高能量效率、低成本、操作
简单等特点。
滤过原理：滤过是物料在膜体系中通过极小的孔隙而排出的过程，其
实在滤过过程中，存在三种不同现象：渗透、滤筛和压力滤，选择合适的
滤过方法，来进行不同的物料分离，提高高分子分离膜的分离效率。
吸附原理：吸附是指分子间的相互作用，其分离机理是利用溶质的物
理和化学的交互作用，使其在膜的表面上形成一个薄膜，然后捕捉微粒，
进行分离。
三、高分子分离膜的应用
（1）生物加工：高分子分离膜可用于细胞因子、血清蛋白、抗原和。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料高分子分离膜材料是一种具有特定结构和性能的材料，用于在液体或气体中分离、浓缩或纯化不同组分。
高分子分离膜材料广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
本文将介绍几种常见的高分子分离膜材料。
聚酯膜是一种常用的高分子分离膜材料，具有优异的抗化学腐蚀性能和机械强度。
聚酯膜具有独特的微孔结构，可以有效地分离和去除水中的微小颗粒、胶体和微生物等。
由于聚酯膜具有较高的通透性和分离效率，广泛应用于水处理领域。
聚醚膜是另一种常见的高分子分离膜材料，具有较高的化学稳定性和热稳定性。
聚醚膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离气体、液体和溶液中的组分。
聚醚膜广泛应用于气体分离、溶液浓缩和纯化等领域。
聚酰胺膜是高分子分离膜材料中一种重要的类型，具有优异的膜通透性和分离性能。
聚酰胺膜具有独特的孔隙结构，能够有效地分离和去除水中的溶解性固体、碱性和有机物质等。
聚酰胺膜广泛应用于废水处理、海水淡化和食品工业等领域。
聚酰亚胺膜是一种新型的高分子分离膜材料，具有极高的热稳定性和化学稳定性。
聚酰亚胺膜具有独特的孔隙结构和纳米级孔径，能够有效地分离和去除气体和液体中的微小分子。
聚酰亚胺膜广泛应用于气体分离、有机溶剂纯化和工业废气处理等领域。
除了上述几种常见的高分子分离膜材料外，还有许多其他种类的高分子分离膜材料，如聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚碳酸酯膜等。
这些高分子分离膜材料各具特点，在不同的应用领域都有不同的优势。
总之，高分子分离膜材料是一类重要的功能材料，具有独特的结构和性能。
它们能够有效地分离、浓缩和纯化液体或气体中的组分，广泛应用于水处理、废水处理、气体分离、食品工业等领域。
随着科技的不断进步和需求的增加，高分子分离膜材料的研究和应用将更加广泛和深入。
高分子分离膜材料
高分子分离膜材料
一、高分子分离膜材料简介
高分子分离膜材料是一种利用普通的高分子结构来处理物质分离的一
种技术，这种技术可以实现物质的高效分离、精确和高度可控。
这些材料
的特性主要归结于所用高分子的性质。
例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚合氨
基酸（PA）、聚甲醛（PMMA）、聚氨酯（PU）、聚氨脂（PB）、聚乳酸（PLA）等，它们都有其独特的力学性能、流变性能，以及电、热传导性能，因而普通高分子膜逐渐成为一种新型的分离材料。
二、高分子分离膜材料的特征及应用
1、特征
高分子分离膜的主要特性有：1）表面结构改变，可进行分离物质的
排序筛选；2）透过性能强，可以进行快速分离；3）表面活性，可以有效
的抑制物质的吸附；4）结构稳定，完全不受湿热环境的影响；5）耐腐蚀
性好，可以长期稳定服役；6）膜厚薄可调，能够调节流量及过滤效果等。
2、应用
由于其良好的特性，高分子分离膜材料广泛应用于生物分离、环境保护、液体分离等领域。
（1）生物分离领域：如活性蛋白分离、核酸分离、免疫分离、抗体
分离和细胞分离等。
（2）环境保护领域：如水污染处理、废水处理、气体截留、噪声控
制等。
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
功能高分子材料第3章 高分子分离膜
第三章 高分子分离膜_概述
• 复合膜中的皮层和亚层由不同的聚合物制成，每一层均 可独立地发挥最大作用。复合膜的制备方法包括浸涂、 界面聚合、原位聚合和等离子聚合等。
• 从膜的宏观形态来分，还可将膜分为平板膜、管状膜和 中空纤维膜。
• 平板膜还可分为无支撑膜（膜中仅包括分离用膜材料本 身）、增强型分离膜（膜中还包含用于加强机械强度的 纤维性材料）和支撑型分离膜（膜外加有起支撑增强作 用的材料）。
• 溶解扩散，膜材料对某些物质具有一定溶解能力时， 在外力作用下被溶解物质能够在膜中扩散运动，从膜 的一侧扩散到另一侧，再离开分离膜。
第三章 高分子分离膜_ 分离膜的分离原理
• 膜对被分离物质的透过性和对不同物质的选择性透过 是对分离膜最重要的评价指标。
• 透过率：在一定条件下，物质透过单位面积膜的绝对 速率称为膜的透过率，通常用单位时间透过物质量为 单位。
第三章 高分子分离膜_ 分离膜的分离原理
• 致密膜对液体的分离： • 对于流体而言，因为扩散分子与高聚物之间可以存在
强的相互作用，因此其扩散系数D随着浓度的变化而 变化，使情况变的复杂难以用某种数学关系对其说明。 • 特别是对于溶质的分离，目前对于物质在膜中通过的 情况很不清楚，因而尚无完善的理论，而是把它作为 一个“黑箱”问题。虽然现在提出了很多的假说，如 微孔筛孔学说、静电排除学说、选择吸附学说、均相 体系学说、自由体积学说等，但都只能在一定程度上 解释某些实验现象，存在着很大的缺陷。
• 透过选择性：两种不同物质（粒度大小或物理化学性 质不同）透过同一分离膜的透过率比值称为透过选择 性。
第三章 高分子分离膜_ 分离膜的分离原理
• 3.2.1 多孔膜的分离原理 • 多孔膜的分离机理主要是筛分原理，以截留水和非水溶液中不同
功能高分子化学课件第三章-离子交换膜及分离膜
原理及应用
离子交换膜基于离子交换的原理，在离子交换、电渗析、电析和电解等领域有广泛应用。
分离膜
定义及种类
分离膜是一种利用 高分子材料的选择 透过性能实现物质 分离的膜，包括微 滤膜、超滤膜和逆 渗透膜。
制备方法
分离膜的制备方法 包括溶液浇铸法、 相转移法和热压法 等多种工艺。
应用领域分ຫໍສະໝຸດ 膜在水处理、 生物医药、食品加 工等领域中起着重 要的分离纯化作用。
1 离子交换膜
2 分离膜
离子交换膜具有选择性传递离子的特性， 在多个领域中发挥重要作用。
分离膜通过选择透过性能实现物质分离， 广泛应用于不同的工业和科学领域。
展望未来，离子交换膜和分离膜的发展方向是实现更高性能和更广泛的应用。
发展趋势
分离膜的未来发展 趋势是开发更高选 择性、更高通量和 更可持续的膜材料。
实验案例
离子交换膜的实验操作及分析
通过实验操作离子交换膜，可以了解其离子交 换性能以及应用于离子交换过程中的分析方法。
分离膜的实验操作及分析
通过实验操作分离膜，可以了解其分离性能以 及应用于物质分离过程中的分析方法。
总结
功能高分子化学课件第三 章-离子交换膜及分离膜
本章介绍离子交换膜和分离膜的原理、制备方法及应用领域，旨在帮助读者 深入了解这两个重要的功能高分子材料。
离子交换膜
定义及种类
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的高分子膜，包括阳离子交换膜和阴离子交换膜。
制备方法
离子交换膜的制备方法包括自由基聚合法、原位聚合法和交联法。
离子交换膜基于离子交换的原理，在离子交换、电渗析、电析和电解等领域有广泛应用。
分离膜
定义及种类
分离膜是一种利用 高分子材料的选择 透过性能实现物质 分离的膜，包括微 滤膜、超滤膜和逆 渗透膜。
制备方法
分离膜的制备方法 包括溶液浇铸法、 相转移法和热压法 等多种工艺。
应用领域分ຫໍສະໝຸດ 膜在水处理、 生物医药、食品加 工等领域中起着重 要的分离纯化作用。
1 离子交换膜
2 分离膜
离子交换膜具有选择性传递离子的特性， 在多个领域中发挥重要作用。
分离膜通过选择透过性能实现物质分离， 广泛应用于不同的工业和科学领域。
展望未来，离子交换膜和分离膜的发展方向是实现更高性能和更广泛的应用。
发展趋势
分离膜的未来发展 趋势是开发更高选 择性、更高通量和 更可持续的膜材料。
实验案例
离子交换膜的实验操作及分析
通过实验操作离子交换膜，可以了解其离子交 换性能以及应用于离子交换过程中的分析方法。
分离膜的实验操作及分析
通过实验操作分离膜，可以了解其分离性能以 及应用于物质分离过程中的分析方法。
总结
功能高分子化学课件第三 章-离子交换膜及分离膜
本章介绍离子交换膜和分离膜的原理、制备方法及应用领域，旨在帮助读者 深入了解这两个重要的功能高分子材料。
离子交换膜
定义及种类
离子交换膜是一种能够选择性传递离子的高分子膜，包括阳离子交换膜和阴离子交换膜。
制备方法
离子交换膜的制备方法包括自由基聚合法、原位聚合法和交联法。
功能高分子材料-第三章高分子分离膜PPT课件
01
03
超滤膜的应用，提高了食品工业的生产效率和产品质 量，同时也为消费者提供了更加安全、健康的食品。
04
超滤膜的过滤精度高，能够有效地去除杂质和有害微 生物，同时保留原有的营养成分和口感，为食品工业 提供了一种高效、环保的加工方法。
纳滤膜在医药工业中的应用
纳滤膜是一种特殊类型的过滤膜，孔径范围在1-1纳米之间，具有较高的过滤精度和 选择性。
循环利用。
用于分离空气中的氧气、 氮气等气体，以及工业
尾气中的有害气体。
用于食品、医药、化工 等领域中物料的浓缩和
提纯。
02
高分子分离膜制备方法
相转化法
浸没沉淀相转化法
热致相分离法
将聚合物溶液流过支撑体，通过控制 溶剂蒸发速度和溶液浓度，使聚合物 在支撑体上沉淀，形成分离膜。
通过加热使聚合物溶液发生相分离， 形成分离膜。
反渗透膜技术的出现，为人类提供了 大量的淡水资源，对于解决全球水资 源短缺问题具有重要的意义。
超滤膜在食品工业中的应用
超滤膜是一种孔径范围在1-100纳米的过滤膜，能够 过滤出大分子物质和杂质，广泛应用于食品工业。
输标02入题
在食品工业中，超滤膜主要用于饮料、酒类、乳制品、 肉制品等产品的过滤澄清和除菌处理，提高产品质量 和延长保质期。
渗透速率。
高分子分离膜制备技术改进
先进的成膜技术
随着成膜技术的不断改进，高分子分离膜的 制备效率和质量得到了显著提高。例如，采 用先进的拉伸成膜技术、喷丝成膜技术、溶 胶-凝胶成膜技术等，可以制备出具有优异 性能的高分子分离膜。
新型的制膜设备
为了提高高分子分离膜的制备效率和产品质 量，不断有新型的制膜设备被研发出来。这 些设备采用了先进的控制系统和精密的机械 结构，能够实现自动化、连续化的生产，并
高分子分离膜
膜分离发展概况
• 膜分离过程具有低能耗、分离效率高、设备体积较小等优点，半个世纪以 来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效、节 能的新分离技术。 • 膜分离在工业上的应用以1925 年saetorious公司成立滤膜公司为起点,此 后差不多每10 年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。 • 30 年代的微孔滤膜、40 年代开发的渗析、50 年代的电渗析、60 年代的 反渗透、70 年代的超滤、80 年代的气体分离、90 年代的渗透汽化。
高分子分离膜的发展
1846年，德国学者会拜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及电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨里拉简研究反渗透。 1960年，洛伯和萨里拉简成功地制备具有完整表皮和高 度不对称的第一张高效能的反渗透膜，为该法奠定了 基础。 1970年代以来，超滤膜、微滤膜成功地开发和应用，有 支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。
高分子膜分离过程
膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、 电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜 分离等。
1.微滤
鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相 中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、 果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生 物发酵等。
• 目前，几十万吨/天的反渗透海水淡化工厂、全氟离子交换膜制碱技术、 近万平方米的大型超滤退浆废水处理以及1000 多套中空纤维氦、氮、氢膜 分离装置投入运行等等，都说明膜分离技术的规模、水平和重要作用。
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◆ 对称膜：厚度在10-200um之间，传质阻力由膜的 总厚度决定；
◆ 不 对 称 膜 ： 厚 度 在 0.1-0.5um 的致密皮 层和 50150um厚的多孔亚层构成，传质阻力主要或完全由 很薄的皮层决定。
PVDF膜的SEM图
加入ZnO纳米粒子的PVDF膜的SEM图
加入ZnO纳米粒子的PVDF膜的SEM图
（2）按结构分类 对称膜 不对称膜
4、品质稳定性好
膜设备本身没有运动的部件，工作温度又在 室温附近，所以很少需要维护，可靠度很高。它 的操作十分简便，而且从设备开启到得到产品的 时间很短，相比传统工艺可显著缩短生产周期。
5、连续化操作
膜分离过程可实现连续化操作过程，满足工 业化生产的实际需要。
6、灵活性强
膜分离装置可以直接插入已有的生产工艺 中，易与其它分离过程结合，方便进行原有工 艺改建和上下工艺整和。
膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。 被膜分割的流体物质可以是液态的，也可以是气 态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面 与被分割的两侧流体接触并进行传递。分离膜对 流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的， 但不能是完全不透过性的。
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
近二三十年来，膜科学和膜技术发展极为迅 速，目前已成为工农业生产、国防、科技和人民 日常生活中不可缺少的分离方法，越来越广泛地 应用于化工、环保、食品、医药、电子、电力、 冶金、轻纺、海水淡化等领域。
膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电 位差等。
2、分类
（1）按膜的材料分类
类别 纤维素
酯类
非纤维 素酯类
7、纯物理过程
膜分离是纯物理过程，不会发生任何的化 学变化，更不需要外加任何物质，如助滤剂、 化学试剂等。
8、环保
膜分离设备制作材质清洁、环保，工作现 场清洁卫生，符合国家产业政策。
三、高分子分离膜定义及分类
1、定义
在一个流体相内或两个流体相之间有一薄层 凝聚相物质能把流体相分隔开来成为两部分，这 一凝聚相物质称为分离膜。
◆ 1967年，Du Pont公司研制成功了以尼龙-66为主 要组分的中空纤维反渗透膜组件。
◆ 同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式反渗透膜 组件。反渗透膜开始工业化。
自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正 实现了工业化。
首先出现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、 微 孔 过 滤 膜 （ 简 称 MF 膜 ） 和 反 渗 透 膜 （ 简 称 RO 膜）。
具有选择分离功能的高分子材料的出现，使 上述的分离问题迎刃而解。膜分离过程的主要特 点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实 现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。
实践证明，当不能经济地用常规的分离方法 得到较好的分离时，膜分离作为一种分离技术往 往是非常有用的。并且膜技术还可以和常规的分 离方法结合起来使用，使技术投资更为经济。
然而，真正意义上的分离膜出现在20世纪60 年代。
◆ 1961年，米切利斯等人用各种比例的酸性和碱性 的高分子电介质混合物以水-丙酮-溴化钠为溶剂， 制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的 超过滤膜。美国Amicon公司首先将这种膜商品化。
◆ 50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始 了反渗透膜的研究。
致密膜（均质膜） 多孔膜
（3）按膜的分离原理和推动力的不同分类
微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、 渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
（4）按宏观形态分类 平板膜、管状膜、中空纤维膜等。
◆ 均质膜：没有宏观的孔洞，某些气体和液体的透 过是通过分子在膜中的溶解和扩散运动实现的；
◆ 多孔膜：有固定的孔洞，依据不同的孔径对物质 进行截留来实现分离过程的。
功能高分子材料第三章高分子 分离膜
3.1 概述
一、膜分离技术发展简史
◆ 1748年，耐克特发现水能自动地扩散到装有酒精 的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。
◆ 1861年，施密特首先提出了超过滤的概念。他提 出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时பைடு நூலகம்若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微 小粒子，其精度比滤纸高得多。 （现代观点称为微孔过滤）
在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜 也获得很大的发展。80年代气体分离膜的研制成 功，使功能膜的地位又得到了进—步提高。
具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin） 在60年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆 盖在固体膜之上的，为支撑液膜。
二、膜分离的特点
膜分离过程是一个高效、环保的分离过程， 它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和 生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多 的优势。与传统的分离技术如蒸馏、离心、重结 晶、萃取分离等相比，膜分离技术具有以下特点：
1、高效的分离过程
它可以做到将相对分子量为几千甚至几百的物 质进行分离（相应的颗粒大小为纳米级）。
2、低能耗
因为大多数膜分离过程都不发生相的变化， 相变化的潜热是很大的。传统的冷冻、萃取和蒸 馏等分离过程是发生相的变化，通常能耗比较高。
3、接近室温的工作温度
多数膜分离过程的工作温度在室温附近，因 而膜本身对热过敏物质的处理就具有独特的优势。 目前，尤其是在食品加工、医药工业、生物技术 等领域有其独特的推广应用价值。
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
膜材料 纤维素衍生物 类 聚砜类
聚酰(亚)胺类
聚酯、烯烃类
含氟(硅)类 其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维 素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜 等
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰 亚胺等
涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈 等
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基 硅氧烷等
壳聚糖，聚电解质等
（2）按结构分类 对称膜 不对称膜
◆ 不 对 称 膜 ： 厚 度 在 0.1-0.5um 的致密皮 层和 50150um厚的多孔亚层构成，传质阻力主要或完全由 很薄的皮层决定。
PVDF膜的SEM图
加入ZnO纳米粒子的PVDF膜的SEM图
加入ZnO纳米粒子的PVDF膜的SEM图
（2）按结构分类 对称膜 不对称膜
4、品质稳定性好
膜设备本身没有运动的部件，工作温度又在 室温附近，所以很少需要维护，可靠度很高。它 的操作十分简便，而且从设备开启到得到产品的 时间很短，相比传统工艺可显著缩短生产周期。
5、连续化操作
膜分离过程可实现连续化操作过程，满足工 业化生产的实际需要。
6、灵活性强
膜分离装置可以直接插入已有的生产工艺 中，易与其它分离过程结合，方便进行原有工 艺改建和上下工艺整和。
膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。 被膜分割的流体物质可以是液态的，也可以是气 态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面 与被分割的两侧流体接触并进行传递。分离膜对 流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的， 但不能是完全不透过性的。
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
近二三十年来，膜科学和膜技术发展极为迅 速，目前已成为工农业生产、国防、科技和人民 日常生活中不可缺少的分离方法，越来越广泛地 应用于化工、环保、食品、医药、电子、电力、 冶金、轻纺、海水淡化等领域。
膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电 位差等。
2、分类
（1）按膜的材料分类
类别 纤维素
酯类
非纤维 素酯类
7、纯物理过程
膜分离是纯物理过程，不会发生任何的化 学变化，更不需要外加任何物质，如助滤剂、 化学试剂等。
8、环保
膜分离设备制作材质清洁、环保，工作现 场清洁卫生，符合国家产业政策。
三、高分子分离膜定义及分类
1、定义
在一个流体相内或两个流体相之间有一薄层 凝聚相物质能把流体相分隔开来成为两部分，这 一凝聚相物质称为分离膜。
◆ 1967年，Du Pont公司研制成功了以尼龙-66为主 要组分的中空纤维反渗透膜组件。
◆ 同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式反渗透膜 组件。反渗透膜开始工业化。
自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正 实现了工业化。
首先出现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、 微 孔 过 滤 膜 （ 简 称 MF 膜 ） 和 反 渗 透 膜 （ 简 称 RO 膜）。
具有选择分离功能的高分子材料的出现，使 上述的分离问题迎刃而解。膜分离过程的主要特 点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实 现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。
实践证明，当不能经济地用常规的分离方法 得到较好的分离时，膜分离作为一种分离技术往 往是非常有用的。并且膜技术还可以和常规的分 离方法结合起来使用，使技术投资更为经济。
然而，真正意义上的分离膜出现在20世纪60 年代。
◆ 1961年，米切利斯等人用各种比例的酸性和碱性 的高分子电介质混合物以水-丙酮-溴化钠为溶剂， 制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的 超过滤膜。美国Amicon公司首先将这种膜商品化。
◆ 50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始 了反渗透膜的研究。
致密膜（均质膜） 多孔膜
（3）按膜的分离原理和推动力的不同分类
微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、 渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
（4）按宏观形态分类 平板膜、管状膜、中空纤维膜等。
◆ 均质膜：没有宏观的孔洞，某些气体和液体的透 过是通过分子在膜中的溶解和扩散运动实现的；
◆ 多孔膜：有固定的孔洞，依据不同的孔径对物质 进行截留来实现分离过程的。
功能高分子材料第三章高分子 分离膜
3.1 概述
一、膜分离技术发展简史
◆ 1748年，耐克特发现水能自动地扩散到装有酒精 的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。
◆ 1861年，施密特首先提出了超过滤的概念。他提 出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时பைடு நூலகம்若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微 小粒子，其精度比滤纸高得多。 （现代观点称为微孔过滤）
在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜 也获得很大的发展。80年代气体分离膜的研制成 功，使功能膜的地位又得到了进—步提高。
具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin） 在60年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆 盖在固体膜之上的，为支撑液膜。
二、膜分离的特点
膜分离过程是一个高效、环保的分离过程， 它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和 生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多 的优势。与传统的分离技术如蒸馏、离心、重结 晶、萃取分离等相比，膜分离技术具有以下特点：
1、高效的分离过程
它可以做到将相对分子量为几千甚至几百的物 质进行分离（相应的颗粒大小为纳米级）。
2、低能耗
因为大多数膜分离过程都不发生相的变化， 相变化的潜热是很大的。传统的冷冻、萃取和蒸 馏等分离过程是发生相的变化，通常能耗比较高。
3、接近室温的工作温度
多数膜分离过程的工作温度在室温附近，因 而膜本身对热过敏物质的处理就具有独特的优势。 目前，尤其是在食品加工、医药工业、生物技术 等领域有其独特的推广应用价值。
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
膜材料 纤维素衍生物 类 聚砜类
聚酰(亚)胺类
聚酯、烯烃类
含氟(硅)类 其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维 素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜 等
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰 亚胺等
涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈 等
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基 硅氧烷等
壳聚糖，聚电解质等
（2）按结构分类 对称膜 不对称膜