超濾膜材料選擇、制備及應(yīng)用

1、超濾膜（）材料選擇、制備及應(yīng)用李春闖 張敬 崔麗娜 袁衍超一、超濾膜簡介二、新型制備方法的研究三、應(yīng)用舉例超濾膜 超濾膜，是一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。 超濾原理：是一種薄膜分離技術(shù)，依靠壓力驅(qū)動(dòng)的過濾過程，并按分子量大小來分離顆粒，利用膜表面孔徑機(jī)械篩分作用，膜孔阻塞、阻滯作用和膜表面及膜孔對(duì)雜質(zhì)的吸附作用，去除原液中的大分子物質(zhì)和微粒，以此來達(dá)到凈化和分離的目的。 Company Logo反滲透反滲透納濾納濾超濾超濾微濾微濾0.001 1.00.10.010.0001微米單價(jià)鹽二價(jià)鹽糖病毒膠體硅蛋白微生物濁度 懸浮物壓力推動(dòng)超濾膜大多由醋酯纖維或與

2、其性能類似的高分子材料制得。超濾膜 最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，也常用于其他分離技術(shù)難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。 用于分離、濃縮、純化生物制品、醫(yī)藥制品、食品工業(yè)；血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進(jìn)行了中草藥的濃縮提純。 超濾膜是最早開發(fā)的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。傳統(tǒng)材料 聚烯烴類 聚砜 聚醚砜PES 聚酰胺 含氟聚合物 纖維素及其衍生物 聚碳酸酯等市場(chǎng)上使用較多性能較好 聚偏氟乙烯 ( PVDF) 超濾膜、 聚乙烯醇 ( PvA) 、 殼聚糖( CS ) 復(fù)合超濾膜 醋酸纖維素( CA) 超濾膜

3、易成膜， 膜性能高， 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、生 物相溶性好等聚醚砜 ( PES ) 聚醚砜 ( PES ) 膜材料用途很廣，幾乎可以制備 各種類型的膜。該材料耐壓耐熱耐氧化性均較 高，生物相容性也較其他的膜材料好，聚醚砜超濾膜還是制備復(fù)合膜的理想基膜。 清華大學(xué)通過耐高溫雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮平板超濾膜的成功制備，強(qiáng)化了膜 的耐腐蝕性，而且提高了抗溶解性，得到了大純水高蛋白截 留高效超濾膜聚醚砜 ( PES ) 二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的磺化聚醚砜酮也是一種新型 荷電超濾膜制備材料。二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜酮是一種共聚型樹脂，由于其分子鏈具有扭曲的非共平面結(jié)構(gòu)， 使其聚合物在成膜時(shí)不能緊密堆積， 膜分離層具有較大的自

4、由體積。二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)的聚芳醚砜酮超濾膜具有高通量、 高截留的特點(diǎn)。聚偏氟乙烯 (PVDF) 聚偏氟乙烯 (PVDF) 是一種比較常見的成膜材料，因其獨(dú)特的性能很受歡迎。PVDF是一種結(jié)晶性 聚合物，玻璃化溫度-3 9結(jié)晶熔點(diǎn)約為170 ，熱分解溫度在 316 機(jī)械性能優(yōu)良，具有良好的耐沖擊性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性。 在室溫下PVDF不被酸堿強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕，對(duì)芳香烴、脂肪烴、醇和醛等有機(jī)溶劑很穩(wěn)定，并且耐射線、紫外線輻射。聚乙烯醇 (PVA) 聚乙烯醇 (PVA)材料具有嚴(yán)格的線型結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，分子之間的氫鍵也使其具有足夠的熱穩(wěn)定性，分子鏈上夫量的羥基使其具有高度的親水性，具有與水相

5、近的溶解度參數(shù)，且具有良好的成膜 性及耐污染性，國內(nèi)被廣泛用于制備親水膜 醋酸纖維素( CA) 醋酸纖維素( CA) 因其成膜性好、透水性好、價(jià)格低廉、來源易得而廣泛用作超濾和其它膜材料二、制備及材料的研究制備方法 浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法 熔融擠出拉伸法熔融擠出拉伸法 熱誘導(dǎo)相分離法（熱誘導(dǎo)相分離法（TIPS）制備方法 浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法 相轉(zhuǎn)化法制膜，就是配置一定組成的均相聚合物溶液，通過一定的物理方法改變?nèi)芤旱臒崃W(xué)狀態(tài)，使其從均相的聚合物溶液發(fā)生相分離，最終轉(zhuǎn)變成一個(gè)三維大分子網(wǎng)絡(luò)式的凝膠結(jié)構(gòu)。制備方法 熔融擠出拉伸法熔融擠出拉伸法 該方法是在熔融擠出拉伸過程中，

6、純高聚物進(jìn)行熔融擠出，拉伸過程中硬彈性材料垂直于擠出方向平行排列的片晶結(jié)構(gòu)被拉開形成微孔，然后通過熱定型工藝固定此孔結(jié)構(gòu)制備方法 熱誘導(dǎo)相分離法（熱誘導(dǎo)相分離法（TIPS） 聚合物與高沸點(diǎn)、低分子量的稀釋劑高溫形成均相溶液，降低溫度又發(fā)生固-液或液-液相分離，然后脫除稀釋劑就成為聚合物微孔膜。交替沉積自組裝法 在多孔陶瓷膜支撐體上通過靜電自組裝制備聚電解質(zhì)分離層是一種有效的制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜的方法。 交替沉積自組裝法：由帶相反電荷的聚電解質(zhì)在液/ 固界面通過靜電相互作用交替沉積形成多層膜。聚電解質(zhì) /陶瓷復(fù)合膜的制備及超濾性能南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室交替沉積自組裝法 通過對(duì)自組裝

7、層數(shù)、 材料和時(shí)間 ,聚電解質(zhì)溶液的 p H 等研究表明了在納米范圍內(nèi)對(duì)復(fù)合膜的孔徑及厚度進(jìn)行調(diào)整 ,從而在一定程度上調(diào)節(jié)膜超濾性能. 實(shí)現(xiàn)自組裝技術(shù)在孔道內(nèi)壁的可控修飾,將是自組裝技術(shù)在納米尺度上進(jìn)行膜層設(shè)計(jì)的一個(gè)研究熱點(diǎn).聚乙烯醇縮丁醛( PVB )超濾膜 聚乙烯醇縮丁醛( PVB )是聚乙烯醇與丁醛發(fā)生縮合反應(yīng)的產(chǎn)物,因其分子側(cè)鏈帶有親水性基團(tuán)OH 且具有良好的成膜特性, 已逐漸成為一種新型的制膜材料。 采用連續(xù)制膜技術(shù)制備平片式聚乙烯醇縮丁醛( PVB )超濾膜。聚乙烯醇縮丁醛( PVB）超濾膜：中國科學(xué)院過程工程研究所聚乙烯醇縮丁醛( PVB）超濾膜 將PVB應(yīng)用于好氧膜生物反應(yīng)器(

8、MBR)對(duì)生活污水進(jìn)行處理，可以取得良好的效果。應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域分布：分別占比%60、18、15、7綜合：水：90；工業(yè)：10。三、應(yīng)用舉例 飲用水處理 地表水處理 海水淡化 污水回用水處理懸浮物、膠體、有機(jī)物、微生物、大腸桿菌等。改善色度、濁度中空纖維超濾膜 在國外，超濾主要應(yīng)用于飲用水處理，我國則主要用于工業(yè)領(lǐng)域的廢水回用，作為反滲透的預(yù)處理。超濾膜應(yīng)用原理圖中空纖維超濾膜制備 將高分子膜材料等制成均相溶液，靜置脫泡、過濾，由噴絲孔中擠出，經(jīng)空氣浴、凝固浴。 凝固液和溶劑的雙向擴(kuò)散，使鑄膜液凝固成中空纖維。在這一過程中，纖維膜壁上形成致密的表層和疏松支撐層，致密的表層可對(duì)水中大分子物質(zhì)或微粒起到截留作用，而支撐層除增強(qiáng)膜的機(jī)械強(qiáng)度外，還是濾過液的通道。中空纖維經(jīng)水充分清洗和后處理后成干膜。將一