高分子分离膜材料及研究进展.

SCIENTIST81 高分子材料的基本概念1）高分子化合物指分子量很大的有机化合物，每个分子可含几千、几万甚至几十万个原子，也叫高聚物或聚合物；分子量＜500，叫低分子；分子量＞500，叫高分子，一般高分子材料的分子量在103～106之间。

如表1所示。

表12）高分子材料指以高分子化合物为主要组分的材料，主要包括塑料、橡胶、化学纤维等。

如图1所示。

图12 高分子材料的研究现状现在高分子材料已经同金属材料及无机非金属材料一样，成为一种重要的材料，在机械工业、燃料电池、农业种子处理及智能隐身技术等各个领域都发挥着重要的作用，也就是说人类已经进入高分子时代，从工农业生产到人们的衣食住行方方面面都渗透着高分子材料的应用。

目前为满足人们的生活生产需求以及市场的需要，我国重点对工程、复合、液晶高分子、高分子分离和生物医药这5项高分子材料进行研究，并已取得重大成果。

2.1 高分子材料应用于机械工业目前材料科学研究的重点和热门是“以塑代钢”和“以塑代铁”，此类研究不仅能够拓宽材料的选择范围，而且比高消耗又笨重的传统材料更加经济耐用、安全轻便。

例如聚甲醛材料的突出特点是具有耐磨性，经机油、四氟乙烯、二硫化钥等改性后，其磨耗系数和摩擦系数减小，被大量应用于各种螺母、齿轮、凸轮、轴承、各种导轨及泵体等机械零件的制造。

2.2 高分子材料应用于燃料电池高分子电解质可大大减薄膜的厚度，从而大大降低电池内阻，使输出功率增大。

全氟磺酸质子交换膜具有很好的化学耐受性和机械强度，同时氟素化合物的僧水性能良好，易于使水排出，但是也降低了电池运转时的保水率，影响了膜导电性，经高分子电解质膜加湿技术后，虽保证了其导电性，但也带来了电池尺寸变大、系统复杂化等一系列问题。

现在研究者正关注能耐高温的增强型全氟磺酸型等高分子材料。

2.3 高分子材料应用于农业种子处理在农业上一般将高分子材料制成干型或者湿型成膜剂，用于包裹种子，不仅可以将农药和其他物质固定在种子表面，还可以改变种子的形状，以便于机械播种，节省人力物力。

高分子材料在水处理中的应用研究高分子材料在水处理中的应用研究摘要：随着工业化和城市化进程的不断加快，水资源的供需矛盾日益突出。

同时，水污染问题也日益严重，对环境和人类健康产生了巨大的威胁。

因此，水处理技术的发展和研究变得尤为重要。

高分子材料作为一种重要的材料，在水处理领域发挥着重要的作用。

本文主要探讨了高分子材料在水处理中的应用。

关键词：高分子材料；水处理；吸附材料；膜分离；聚电解质；高分子凝胶1. 引言水作为生命活动的基本物质，在农业、工业和人类生活中有着无法替代的地位。

然而，目前世界上许多地区的水资源短缺和水污染问题严重，已经成为制约经济社会发展的瓶颈。

因此，水处理技术的发展和研究对解决水资源问题至关重要。

2. 高分子材料在水处理中的应用2.1 吸附材料高分子材料通过吸附剂的作用，可以有效去除水中的有机物、重金属离子等污染物。

树脂是一种常用的高分子吸附材料，常用于工业废水处理中。

例如，聚合甲醛树脂可以去除水中的苯酚，聚合硫醇树脂可以去除金属离子。

此外，还可以利用高分子吸附材料制备微球吸附材料，如聚合丙烯酸钠微球用于废水中重金属离子的吸附。

2.2 膜分离高分子材料的分离性能优良，可用于膜分离技术。

膜分离技术是一种将溶质分离出来的方法，其原理是利用膜的选择性通透性，实现物质的分离。

高分子材料膜分离广泛应用于饮用水处理、海水淡化和废水处理等领域。

例如，以聚偏氟乙烯作为膜材料可以实现海水淡化，以聚丙烯膜过滤可以实现微污染物的去除。

2.3 聚电解质聚电解质是一种高分子化合物，主要由阳离子和阴离子组成。

在水处理中，聚电解质可以用作絮凝剂和絮凝剂辅助剂，以促进悬浮物的沉降和去除。

聚合氯化铝、聚合硫酸铝等聚电解质广泛应用于饮用水和废水处理。

此外，聚合物电解质还可用于电化学处理技术，如电吸附、电析等。

2.4 高分子凝胶高分子凝胶是由高分子物质和水或溶剂组成的胶体系统。

高分子凝胶在水处理中有着广泛的应用，如吸附、过滤和固化等。

浅析高分子材料发展现状和应用趋势【篇1】浅析高分子材料发展现状和应用趋势一、有机高分子材料概述有机高分子材料是指区别于通用的、具有高性能或特殊功能等特点的有机高分子材料，表现为性能优异，价格高，产量低。

其特点覆盖面广、产品种类多；投资与技术高度密集，技术含量高；高风险、高收益。

按使用性质划分，有塑料、橡胶、合成纤维、专用及精细化学品等；按用途划分有结构型和功能型；按功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能；以生物质为原料生产的高分子材料也被划入了新型有机高分子材料。

新型有机高分子材料应用广泛，工程塑料、复合材料、功能高分子材料、有机硅及氟系材料、液晶材料、特种橡胶、高性能密封材料等新型高分子材料被广泛应用于电子电器、交通运输、机械、建筑、生物、医疗及农业生产资料等领域。

二、有机高分子材料国内现状国内有机高分子材料的研究不断取得新的进展：国家重点科技攻关项目聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等类树脂专用材料及其加工技术，通过了国家有关部门的验收；一种用于家电产品的新型紫外光固化涂料 JD－1紫外光固化树脂已开发成功；超高分子量聚丙烯酰胺合成技术在大庆油田化工总厂研制成功； PTC智能恒温电缆、多功能超强吸水保水剂、粉煤灰高效活化剂等等，都是我国在高分子材料领域取得的不俗成果。

我国在高分子单链单晶的研究也取得国际领先的成绩：成功地制备出顺丁橡胶的单链单晶，独创性地开展了单分子链玻璃体的研究，首次观察到高分子液晶态的新的纹影结构。

塑料行业单纯从实验室阶段的研究来讲，我国与国际上的差距并不是很大。

但从实验室研究走向产业化这一阶段，与国外相比，我们的差距就被大幅度拉开了，因此塑料产业的发展趋势主要是尽快对主要新型品种的产业化。

橡胶工业的发展重点是进一步完善橡胶装置技术工艺，进行产品结构调整，提高氯丁胶、乙丙橡胶、丁腈胶和丁基胶的产业化生产能力；充分利用原料、市场条件现已成熟的有利时机，加快推进异戊橡胶工业化进程，尽快实现工业化生产；大力发展改性丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶等市场急需的产品品种。

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)第一节：高分子膜材料的研究分类目前，高分子膜材料的种类繁多，而且分类方法也不相同，关于高分子膜材料的分类方法一般包括两个方面：已是制备方法，二是膜的性能测定方法，两者结合起来可以探讨膜的性能也合成条件之间的关系，从而达到有目的地合成性鞥有一得膜材料。

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。

膜分离技术应用的研究进展一、本文概述随着科技的不断进步，膜分离技术作为一种高效、环保的分离技术，已经在多个领域得到了广泛的应用。

膜分离技术，利用特定的膜材料对混合物中的不同组分进行选择性分离，具有操作简便、能耗低、分离效果好等优点，因此在化工、环保、食品、医药等领域有着广阔的应用前景。

本文旨在对膜分离技术应用的研究进展进行全面的综述，分析各类膜材料的性能特点，探讨膜分离技术在不同领域的应用现状，以及未来可能的发展趋势。

通过对膜分离技术的深入研究，我们期望能够为相关领域的科技进步和产业发展提供有益的参考。

二、膜分离技术的分类与特点膜分离技术是一种基于膜的选择性渗透原理，用于分离、提纯和浓缩溶液中的不同组分的高效分离技术。

根据其分离机制和操作原理，膜分离技术主要分为以下几类，并各自具有其独特的特点。

微滤（Microfiltration，MF）：微滤膜通常具有较大的孔径，能够有效截留溶液中的悬浮物、颗粒物和细菌等。

其特点是操作简单、高通量、低能耗，广泛应用于水处理、食品加工和制药等领域。

超滤（Ultrafiltration，UF）：超滤膜的孔径介于微滤和纳滤之间，能够截留分子量较大的溶质和胶体物质。

超滤技术具有分离效果好、操作简便、对热敏性物质损伤小等优点，常用于蛋白质、酶等生物大分子的分离和纯化。

纳滤（Nanofiltration，NF）：纳滤膜的孔径较小，能够截留分子量较小的溶质和无机盐。

纳滤技术具有对有机物和无机盐的高效分离能力，且能在较低的操作压力下实现较高的分离效率，适用于水软化、废水处理和食品工业等领域。

反渗透（Reverse Osmosis，RO）：反渗透膜具有极小的孔径，能够截留溶液中的绝大多数溶质，实现高纯度水的制备。

反渗透技术具有分离效果好、产水水质高、操作稳定等优点，是海水淡化、苦咸水脱盐、工业废水处理等领域的首选技术。

电渗析（Electrodialysis，ED）：电渗析技术利用电场作用下的离子迁移原理，实现溶液中阴阳离子的分离。

Vol.40 No.6Dec.2020第40卷第6期2020年12月膜科学与技术MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGY聚苯硫瞇分离膜材料研究进展张伟元X 高 原2,张马亮2,李振环2$!•冀中能源峰峰集团有限公司，邯郸0560012.天津工业大学材料科学与工程学院,省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津300387)摘要：针对分离膜用PPS 树脂合成及改性、PPS 分离膜制备方法和PPS 分离膜改性及应用等 方面进行了阐述，分析了目前PPS 分离膜的研究进展，指出了现存的问题，展望了 PPS 分离膜的发展前景和未来发展方向.关键词：聚苯硫瞇分离膜；热致相成形技术；熔融拉伸技术；熔喷技术；膜过滤中图分类号：O631文献标志码：A 文章编号：1007-8924(2020)06012706doi： 10. 16159%. cnki. issnl007-8924. 2020. 06. 018膜分离技术是一门新型高效分离、浓缩、提纯和 净化技术，已广泛应用于能源、石油化工、医药卫生、 环境、轻工和冶金等领域•随着膜分离技术的发展,膜材料也由纤维素扩展到聚1、聚醞1、聚酰胺、聚 酰亚胺和聚偏氟乙烯等高分子材料,然而，常规膜材 料在许多情况下无法满足高温腐蚀性液体或气体浓缩和分离的需要，因而研究和开发耐高温、耐有机溶 剂、耐酸碱和耐氧化等类型膜分离技术已成为膜科 学技术的重要研究方向，也成为高分子材料科学与 工程领域的研究热点&1—3' •同时，将非常规条件下的 膜分离技术应用于该类废液和废气处理，被认为是环境治理和节能减排的有效手段.近年来，随着过程工业的发展，一些苛刻环境下 的分离问题集中凸显，如医药、能源、石化、冶炼等领域的废弃溶剂、高浓污水、高温尾气、腐蚀性固废等 已成为行业持续发展的瓶颈，对生命健康和环境质 量也造成了巨大的危害•因此，迫切需要将先进的过 滤分离与阻隔防护技术用于工业分离、水处理、空气净化、资源回收、电子电器阻隔及个体防护等领 域&一6'.聚苯硫醞(PPS)是迄今为止性价比最高的特种工程塑料，也是八大宇航材料之一，与聚醞醞酮、聚 酰亚胺、聚芳酯、聚1以及液晶聚合物合称为六大特 种工程塑料.其具有良好的耐热性,分解温度大于450 C,长期使用温度在200 C 左右,短期内能承受 260 C 的高温.同时,PPS 还具有优异的耐化学腐蚀 性，在200 C 下几乎没有溶剂能将其溶解，除氧化性 酸之外,PPS 几乎能耐所有酸、碱、高浓度盐溶液的腐蚀&7-9'. PPS 可在强酸、强碱和高温环境中长期使 用：8—9],开发PPS 基分离膜具有以下优势:①实现 对腐蚀性有机溶剂的直接处理;②实现强酸性或强碱性流体直接分离;③实现高温过滤，以提高膜通 量和降低膜污染等.同时，PPS 多孔膜可截留空气和液体中的悬浮颗粒、尘埃、细菌、真菌，在反渗透、 透析、超滤和气体分离等方面也有广泛的应用价 值W收稿日期：20200606；修改稿收到日期：20200 707基金项目：国家自然科学基金(21878231);冀中能源峰峰集团委托项目(028098)；天津市自然科学重点项目(2019JCJDJC37300)第一作者简介：张伟元(1967-),男，河北保定人，本科，高级工程师，研究方向为煤化工,E-mail ;1337441561@qq. com.$ 通讯作者，E-mail : lizhenhuan@tiangong. edu. cm ； zhenhuanlil975@aliyum com引用本文：张伟元，高 原,张马亮，等•聚苯硫醸分离膜材料研究进展[J 1膜科学与技术,2020,40(6):127 — 132.Citation ： Zhang W Y, Gao Y, Zhang M L eal Research progress of polyphemyleme sulfide separation membrane materi-als &J ''MembraneScienceandTechnology (Chinese #，2020，40(6#：127—132'-128-膜科学与技术第40卷1PPS分离膜用树脂合成与改性研究进展尽管国内外在PPS分离膜领域进行了研究,然而目前制备的pps分离膜材料难以满足气-液分离的需要，导致有关pps“膜工业应用”的报道甚少•原因是:①国内外长纤维用和膜用树脂中pps相对分子质量分布范围宽，含有过多低分子量PPS和非线性树脂,树脂脆性大、韧性低，导致PPS成膜性不好;②至今未发现良溶剂，且PPS黏流活化能大和结晶温度高,导致膜结构难以有效调控;③不耐氧化,玻璃化转变温度偏低（90°C）.近10年来，天津工业大学与天津石化合作,研究了PPS链增长受限机理，原位检测了聚合反应进程，剖析了主反应和副反应竞争机制,实现了树脂结构的精准调控，剖析了 聚合体系内PPS的形态变迁过程，在相分离剂的协助下，实现了低聚物与高聚物的分离,制备了分离膜用、纤维用和熔喷用PPS树脂&10'.LI等口1-1?'和Zhang等&13-14'通过石墨烯、碳纳米管、足球烯和层状蒙脱土等调控了PPS的分子间作用力，提高了PPS的热力学、耐氧化和抗静电等性能，解析了添加物与PPS之间的界面作用途径•此外，利用1,3-二氯苯和1,3,5-三氯苯等精准调控了PPS相对分子质量分布范围、平均分子量大小、分子线性度和分子螺旋度等,进一步提升了PPS材料的成膜性能.然而,PPS树脂熔融温度（熔程）在280〜300C之间，即使在己内酰胺、N-甲基毗咯烷酮、a-氯茶和二苯甲酮等溶剂中也要在210C以上才能溶解，而且PPS分子链越长和线性度越低，其溶解所需温度越高，导致较大分子量的PPS很难溶解，在稀释剂中仍以胶态存在，不利于膜力学性能的提高和连续通道结构的形成•尽管提高溶解温度，使其接近或超过熔融温度,能促进PPS溶解,但长链PPS 分子高温下容易断裂，不利于制备具有较高力学性能的PPS膜材料.此外,PPS是半结晶性聚合物，分子之间只存在非键作用力（兀-兀作用和色散作用），黏流活化能高，树脂的熔融（或溶解）和结晶（或析出）对温度非常敏感，因此未改性的PPS树脂成膜过程难以调控•为此，未来为实现高品质PPS分离膜的备和应用，需在膜用结构和膜工艺优化领域开展系统工作，即：①调控PPS中的芳环结构或硫形态,制备聚芳硫醞新材料，调控分子链间的作用方式,改善溶解性能和结晶性能等;②研究材料结构对成膜过程、膜结构和膜性能的影响机制，剖析聚合物/稀释剂中液-液（L-L）分相和固-液（S-L）分相的决定性因素;③调控新型PPS改性树脂与稀释剂之间的相互作用参数,抑制树脂分子间强兀-兀作用等，促进低温溶解;④引入结构调控剂，调控树脂析出和结晶,研究可控分相途径.2PPS分离膜的成形研究进展自20世纪70年代起，日本率先开展了PPS分离膜制备的研究，并取得了一定的成果口5'.随后欧美国家也采用PPS为膜材料制备复合膜，且制备了用于特殊分离体系的气体分离膜•我国在PPS相关领域研究较晚,20世纪末天津工业大学&1—3'采用高温熔融纺丝，后热拉伸定型法制备了PPS中空纤维膜，并通过水通量测试发现存在贯通性孔道，但PPS 纤维膜孔隙率不高导致其水通量不高，且表面开孔不均匀•然而，常规的成膜方法在制备PPS膜时并不适用，因为低温下难以找到溶解PPS的溶剂.沈剑辉等采用PPS树脂与复合致孔剂混合均匀后,与超临界二氧化碳在挤出机内熔融共混并中空挤出，经过拉伸牵引和冷却定型处理得到大通量的PPS中空纤维膜，该方法经济环保,但表面开孔不均.近年来研究发现,热致相分离法（TIPS）是PPS 膜材料成型的重要手段，对比于熔融纺丝-拉伸法制备的分离膜内部能形成更多的连续贯穿孔，表面孔密度和孔隙率也有较大提升,更具实际应用价值. Zheng等&17'运用6种单一稀释剂来制备PPS膜，铸膜液中相分离主要以S-L或L-L分离的方式进行;不同的淬冷温度对PPS膜的表面结构与通量水平也会产生影响.Ding等口8'用二苯甲酮（DPK）或二苯l（DPS）作为稀释剂制备PPS膜，通过“旋节线分解”途径制备了枝状结构的PPS膜;通过成核-增长途径制备了开放或半开放的胞状孔结构膜;通过调整铸膜液中PPS的浓度，改变相图中“双节线”的位置或通过改变冷却速率，调控了PPS膜的结构与孔径•天津工业大学王丽华丽用自制的纺丝机进行熔融纺丝，制备了PPS中空纤维微滤膜，研究了纺丝温度、纺丝速度和氮气通量等对PPS中空纤维膜成型的影响;然后又用二苯甲酮与二苯瞇作为混合稀释剂制备了PPS膜材料，通过改变两种稀释剂之间的配比，改变“双节线”的温度，进而控制PPS 相分离与粗化过程，导致不同枝状结构的产生•第6期张伟元等：聚苯硫醸分离膜材料研究进展-129-Wang等采用二元与三元“PPS/稀释剂”体系制备了PPS微孔膜，解析了PPS与稀释剂之间的相互作用参数（利用PPS与稀释剂之间的溶解度参数计算）；并基于Flory热力学相平衡理论，结合相分离动力学观点，阐述了二元和多元体系中PPS相分离及其成膜机制，探索了成膜条件与膜结构演化的内在关联;研究了强酸，强碱和强极性有机溶剂对PPS 膜结构和性能的影响，同时证明了PPS膜适合在极端环境中长期应用.3PPS分离膜的改性研究进展鉴于PPS亲水性较差（水接触角120。