高分子功能膜材料

1、第八章 高分子功能膜材料膜是一種能夠分隔兩相界面，并以特定的形式限制和傳遞各種物質(zhì)的二維材料，在自然界中隨處可見。自然存在的膜有生物膜，膜也可以人工制作，如高分子合成膜。膜可以是均相的，也可以是非均相的；可以是對稱的，也可以是非對稱的；可以是固體的，也可以是液體的；可以是中性的，也可以是帶電荷的。膜的厚度可從幾微米到幾毫米不等。隨著科學(xué)的進展，越來越多的人工合成膜相繼被開發(fā)出來，應(yīng)用到各個行業(yè)中，起到分別和選擇透過等重要作用。高分子功能膜作為人工合成膜中的重要一員，在藥物緩釋、膜修飾電極、氣體分別等領(lǐng)域表現(xiàn)出特別的分別功能，并因其寬闊的應(yīng)用前景而受到極大的關(guān)注。本章將主要爭辯高分子功能膜的分別

2、原理，并以主要的分別膜為代表，介紹其制備方法和應(yīng)用。8,1概述高分子分別膜的分類高分子分別膜是具有分別功能，即具有特別傳質(zhì)功能的高分子材料，又稱為高分子功能膜。其形態(tài)有固態(tài)，也有液態(tài)。高分子分別膜的種類和功能繁多，不行能用單一的方法來明確分類，現(xiàn)有的分類既可以從被分別物質(zhì)的角度分，也可以從膜的外形、材料等角度分，目前主要有以下幾種分類方式。按被分別物質(zhì)性質(zhì)分類依據(jù)被分別物質(zhì)的性質(zhì)可以將分別膜分為氣體分別膜、液體分別膜、固體分別膜、離子分別膜和微生物分別膜等。按膜形態(tài)分類(flat membrane)、管式膜(tubular membrane)、中空纖維膜(hollow fiber)、毛細管膜以

3、及具有垂直于膜外表的圓柱形孔的核徑蝕刻膜等。液膜是液體高分子在液體和氣體或液體和液體相界面之間形成的膜。按膜的材料分類從膜材料的來源來看，分別膜可以是自然的也可以是合成的，或者是自然物質(zhì)改性或再生的。不同的膜材料具有不同的成膜性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸、耐堿、耐氧化劑和耐微生物侵蝕等，而且膜材料對被分別介質(zhì)也具有肯定的選擇性。這類膜可以進一步分為以下幾類。要有再生纖維素、硝酸纖維素、二醋酸纖維素和三醋酸纖維素、乙基纖維素等。聚烯烴類 聚烯烴及其衍生物是重要的高分子聚合物，很多都可以用于制備氣體分別膜，如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等。聚酯類

4、 滌綸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯這類樹脂強度高、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱和耐溶劑性優(yōu)良，被廣泛用于制備分別膜的支撐增加材料。聚酰亞胺類 尼龍-6 和尼龍-66 是這一類分別膜材料的代表，常用于反滲透膜和氣體分別膜的支撐底布，芳香族聚酰胺是其次代反滲透膜材料，用于中空纖維膜的制備。含氟聚酰亞胺作為具有有用前景的氣體分別膜材料目前處于開發(fā)階段。用聚酰胺類制備的膜，具有良好的分別與透過性能，且耐高壓、耐高溫、耐溶劑，是制備耐溶劑超濾膜和非水溶液分別膜的首選材料，缺點是耐氯性能較差。聚砜類 這類材料包括聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜等，是高機械強度的工程塑料，具有耐酸、耐堿的優(yōu)點，多用于超濾膜和氣體分

5、別膜的制備，較少用于微濾，可在80下長期使用，缺點是耐有機溶劑的性能較差。含氟聚合物 主要包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等，這類膜材料耐腐蝕性優(yōu)異，適合于電滲析等高腐蝕場所。其他材料 甲殼素是自然高分子中的一種可以用來制備離子交換膜和螯合膜的材料。有機硅聚合物和聚醚酮類近年來也開頭廣泛用于滲透汽化膜、荷電超濾膜和離子交換膜的制備。按膜體構(gòu)造和斷面形態(tài)分類按膜體構(gòu)造主要分為致密膜、多孔膜、乳化膜。致密膜又稱為密度膜，通常是指孔徑 小于 l nm 的膜，多用于電滲析、反滲透、氣體分別、滲透汽化等領(lǐng)域；多孔膜可分為微孔膜和大孔膜，主要用于混臺物水溶液的分別，如滲透、微濾、超濾、納濾和親和膜等。按膜的構(gòu)造

6、分類， 可以分為對稱膜(symmetric membrane)和非對稱膜(asymmetricmembrane)。對稱膜又稱為均質(zhì)膜，是一種均勻的薄膜，膜兩側(cè)截面的構(gòu)造及形態(tài)完全相 同，包括致密膜和對稱的多孔膜。非對稱膜是指膜主體有兩種或兩種以上的形貌構(gòu)造，是工業(yè)上運用最多的分別膜。一體化非對稱膜是用同種材料制備、厚度為0.10.5 50150 納米的多孔支撐層構(gòu)成，其支撐層構(gòu)造具有肯定的強度，在較高壓力下液不會引起很大的形變。在多孔支撐層上掩蓋一層不同材料的致密皮層就構(gòu)成復(fù)合膜。對于復(fù)合膜，可優(yōu)選不同的膜材料制備致密皮層與多孔支撐層，使每一層獨立，從而發(fā)揮最大作用。非對稱膜的分別主要或完全由

7、很薄的皮層打算，傳質(zhì)阻力小，其透過速率較對稱膜高很多。按膜分別過程分類按膜分別過程分類時，主要參照被分別物質(zhì)的粒度大小及分別過程承受的附加條件， 壓力、電場等。可以將膜主要分為以下幾大類微濾膜 微濾膜(microfiltrtion，MF)具有比較整齊均勻的多孔構(gòu)造，膜孔徑范圍在0. 0520 70%80%107108 個cm2，分別過程主要0. 010. 2MPa。因此，分別阻力小，過濾速度快，主要用于從氣相、懸浮液和乳濃液中截留微米級或亞微米級的細小懸浮物、微生物、細菌、酵母、微粒等，在無菌液體制備、超純水制備、空氣的過濾以及生物檢測等方面有寬闊市場。(phase-inversion pro

8、cess)、輻射固化法、溶出法、拉伸法(melt extruded)、燒結(jié)法(sintered process)、核徑跡蝕刻法和陽極氧化法等。超濾膜 超濾是一種篩孔分別過程，即在肯定壓力作用下，對含有大、小分子溶質(zhì)的溶液使溶劑和小分子溶質(zhì)透過膜，而大分子溶質(zhì)被膜截留，作為濃縮液被回收。超濾膜(uitrafiltration，UF)8-2所示。超濾膜也屬于多孔膜的一種，膜孔徑范圍為1 nm0. 05 60%左右，0.20. 4MPa0.55m3/m2.d，最適于處理溶液中溶質(zhì)的分別和增濃，或承受其他分別技術(shù)所難以完成的膠狀懸浮液的分別。超濾膜多數(shù)為相轉(zhuǎn)化法制備的非對稱膜，極薄的外表層具有肯定孔徑

9、，起篩分作用；下層是具有海綿狀或指狀的多空層，起支撐作用見圖8-。納濾膜 納濾膜(nanofiltration，NF)1.5MPa、截留相對分子質(zhì)2001000、NaCl 的截留率90%25nm，介于超濾膜和反滲透膜之間，對高價態(tài)離子有較高的截留率。與反滲透相比，到達一樣的滲透量，納濾的操作0. 5-3MPa作支撐，芳香族聚酰胺膜組成致密表層的三維交聯(lián)復(fù)合膜，其表層較反滲透膜的表層要疏松得多，但比超濾膜的要致密得多。因此，制膜關(guān)鍵是合理調(diào)整表層的疏松程度，以形成大量具納米級的表層孔。大局部納濾膜外表帶荷電，其分別行為受到溶質(zhì)荷電狀態(tài)及其相互作用影響。納濾膜在高、低價態(tài)離子分別方面呈現(xiàn)獨特性能，

10、適用于水的凈化和軟化。(4)反滲透膜 反滲透(reverse osmosis，RO)膜是在反滲透過程中使用的膜。反滲透又稱為逆滲透，是利用只能透過溶劑通常是水的半透膜，以膜兩側(cè)的靜壓差為推動力， 實現(xiàn)溶劑從高濃度向低濃度溶液流淌的分別過程。而滲透是在膜兩側(cè)的靜壓力相等的狀況下，溶液在自身化學(xué)位差的作用下自發(fā)地從稀溶液側(cè)通過膜集中到濃溶液中的過程。滲透使得高濃度測液位上升，到達平衡時，膜兩側(cè)的溶液壓力差為兩溶液的滲透壓差當(dāng)對濃溶液施壓，使得膜兩側(cè)靜壓差大于滲透壓時，就發(fā)生反滲透現(xiàn)象。反滲透膜多數(shù)為非對稱膜和復(fù)合膜，支撐層厚度50 微米，致密外表分別層只有0.2 微米，且?guī)缀鯚o孔，可以截留大0.1

11、1nm 的溶質(zhì)包括離子而使溶劑通過，操作壓力一般為l10MPa。上述幾種不同膜在分別過程中的差異如圖 8-5 所示，而且由于膜孔徑和孔隙率的差異其相應(yīng)的推動力是不同的。透析膜 透析膜是在透析過程中使用的膜，一般是“無孔”的孔徑Inm 以下。透析(滲析是指膜兩側(cè)溶液中的小分子溶質(zhì)一般指中性分子在自身濃度差的推動下由濃的一側(cè)透向稀側(cè)直至平衡，而大分子被半透膜截留的分別過程。為削減集中阻力，膜要 高度溶脹，但這會影響其選擇透過性。透析膜目前主要用于血液透析使用膜材料有再生纖 -(PAN)(PES)(PPO) 等。電滲析 用離子交換膜電滲析(electrodialysis membrance，ED)是

12、指在電場作用下，(ion exchange membrance)實現(xiàn) 分別膜的雙重作用下進展分別。離子交換膜是電滲析的關(guān)鍵局部，是含有活性離子交換基團的網(wǎng)狀立體構(gòu)造高分子薄膜，其化學(xué)組成與離子交換樹脂根本一樣。離子交換膜外觀要求應(yīng)當(dāng)平坦、光滑、均勻、沒有針孔。它對帶電被分別物質(zhì)的透過性影響有兩方面：一是膜的構(gòu)造和孔徑影響全部物質(zhì)的透過，二是膜的帶電性質(zhì)影響帶電離子的透過。電滲析系統(tǒng)由一系列平行穿插排列于兩極之間的陰、陽離子交換膜所組成，這些陰、 陽離子交換膜將電滲析系統(tǒng)分隔成假設(shè)干個彼此獨立的小室，其中與陽極相接觸的隔離室稱 為陽極室，與陰極相接觸的隔離室稱為陰極室，操作中離子削減的隔離室稱為

13、淡水室，離 子增多的隔離室稱為濃水室。如圖8-6 所示，在直流電場作用下，帶負電荷的陰離子即Cl- 向正極移動,但它只能通過陰膜進入濃水室，而不能透過陽膜，因而被截留于濃水室中。同理，帶正電荷的陽離子即 Na+向負極移動，通過陽膜進入濃水室，并在陰膜的阻擋下截留于濃水室中。這樣，濃水室中的NaCl 濃度漸漸上升，出水為濃水；而淡水室中的NaCI 濃度漸漸下降出水為淡水，從而到達脫鹽的目的。氣體分別膜 氣體膜介離是指利用氣體混合物中各組分在膜中傳質(zhì)速率的不同使各組分分別的過程，其推動力是膜兩側(cè)的壓力差，分別過程是溶解-集中-脫溶。氣體分別膜gas；separation，GS)有兩種類型：非多孔膜

14、包括均質(zhì)膜、非對稱膜、復(fù)合膜和多孔膜0.5l nm。用于氣體分別的多孔膜孔徑一般在530 nm，同，可以分為基于集中速率的分別和基于溶解度的分別。目前氣體分別膜多用于工業(yè)氣體中氫的回收、氧氮分別、氣體脫濕等滲透汽化膜 滲透汽化的膜(pervaporation, PVAP)可以分為兩大類：親水膜優(yōu)先和疏水膜優(yōu)先滲透有機組分不對稱膜和復(fù)合膜為削減蒸汽傳遞阻力并防止毛細管冷凝，要求亞層構(gòu)造較為疏松，外表孔隙率高且孔徑分布窄滲透汽化膜多項選擇用聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚醚砜、有機硅等材料來制備。使用領(lǐng)域包括有機溶劑脫水、有機物的分別以及水中有機物的脫除等。9液膜 處在液體與氣體或液體與液體相界

15、面的、具有半透過性的的膜。夜茉莉用選擇透過性原理，以膜兩側(cè)的溶質(zhì)化學(xué)濃度差為傳質(zhì)動力，是原料中待分別溶質(zhì)在莫內(nèi)相腹肌濃縮，分別待分別物質(zhì)。8-7 固體支撐物做骨架的支撐液體形成膜 將含有被分別綴區(qū)分露料液作連續(xù)相，稱為相1；承受被分別組分的液體，稱為相 2；成膜1 進入膜相，再轉(zhuǎn)入相 2，濃集于相2 液膜在烴類混合物分別、廢水處理、鈾礦浸出液中提取鈾以及金屬離子萃取等領(lǐng)域有寬闊的應(yīng)用市場。膜分別原理分別膜的主要用途是通過膜對不同物質(zhì)進展分別。在膜科學(xué)中，分別膜對某些物質(zhì)可以透過，而對另外一些物質(zhì)不能透過或透過性較差的性質(zhì)稱為膜的半透性。由于膜對不同物質(zhì)的透過性不同以及不同膜對同一物質(zhì)的透過性不

16、同，可以使混合物中的某些組分選擇性地透過膜以到達分別、提純、濃縮等目的。在分別過程中，有的物質(zhì)簡潔透過膜，有的物質(zhì)則較難，其緣由是它們與膜的相互作用機理不同，即膜分別原理不同。膜分別原理一般來說有下面三種，其中主要是篩分作用張溶解集中機制。篩分機制篩分，類似于物理過篩過程，是指膜能夠機械截留比他孔徑大或孔徑相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)。被分別物質(zhì)能否通過篩網(wǎng)，取決于物質(zhì)的粒徑尺寸包括長度。體積、外形和孔膜大小， 當(dāng)被分別物質(zhì)以分子狀態(tài)分散，分子的大小就是粒子的尺寸；假設(shè)以聚攏狀態(tài)存在，則粒子的尺寸為劇集態(tài)顆粒的尺寸。此外，物質(zhì)顆粒與膜之間的吸附和電性能、物質(zhì)顆粒自身之間的相互作用等因素對物質(zhì)的截留也有肯定影響。

17、圖 8-8 示意了微濾膜外表和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部對顆粒的各種截留：機械截留是由篩分過程打算的，吸附截留是由于物質(zhì)顆粒與膜之間的相互作用產(chǎn)生的；架橋截留則是由物質(zhì)顆粒間的相互作用產(chǎn)生的，或是物質(zhì)顆粒與膜之間以及物質(zhì)顆粒闖共同作用產(chǎn)生的。電鏡觀看證明白膜孔的入口處微粒由于架橋作用被截留的狀況。除物質(zhì)分子大小以外，分子的構(gòu)造外形，剛性等對截留性能也有影響。當(dāng)分子量肯定時，剛性分子與易變形的分子相比、球形和有側(cè)鏈的分子與線形分子相比有更大的截留率。一般認為，微濾膜和超濾膜的分別機理為篩分原理，主要依據(jù)膜孔的尺寸和被分別物質(zhì)顆粒的大小進展選擇性透過l0t100 1000000道爾頓(1道爾頓1 原子質(zhì)量單位)。溶

18、解集中機制當(dāng)承受致密膜進展分別時，其傳質(zhì)機理不同于多孔膜的篩分機制，而是溶解-集中機理(solution-diffusion theory)，即滲透物質(zhì)溶質(zhì)、溶劑首先經(jīng)吸附溶解進入聚合物膜的上游一側(cè)，然后在濃度差或壓力差造成的化學(xué)位差推動下以分子集中方式通過膜層，再從膜下游一側(cè)解吸脫落。在溶解集中機理中，溶解是分別過程的第一步，其速率取決于該溫度下小分子物質(zhì)在膜中的溶解度，聽從 Herry 定律。影響溶解度的主要因素包括被分別物質(zhì)的極性、構(gòu)造相似酸堿性質(zhì)等。集中是分別過程的其次步，相對較慢，依據(jù)Fick 集中定律進展，是把握步 般認為，小分子在聚合物中的集中與高聚物分子鏈段熱運動引起的自由體積

19、變化有關(guān)，自由體積愈大集中速率越快，上升溫度可以加快高分子鏈段運動從而加速集中，但不同小分子的選擇透過性則隨之降低。反滲透、氣體分別、滲透汽化主要依據(jù)這種機理進展膜分別，納濾則介于篩分和溶解集中之間，截留水和非水溶液中不同尺寸的溶質(zhì)分子。選擇性吸附-毛細管流淌理論當(dāng)膜外表對被分別混合物中的某一組分的吸附力量較強 形成富集的吸附層，并在壓力下通過膜中的毛細孔，進入到膜的另一側(cè)。與此相反，不容 易被吸附的組分將不簡潔透過分別膜，從而實現(xiàn)分別。反滲透脫鹽就是以這種機理實現(xiàn)鹽和水分別。當(dāng)水溶液與具有毛細孔的親水膜相互接觸，由于膜的化學(xué)性質(zhì)，使它對水溶液中的溶質(zhì)具有排斥作用，導(dǎo)致靠近膜外表的濃度梯度急劇

20、下降，在膜的界面上形成一層被膜吸附的純水層。當(dāng)膜孔徑為純水膜厚的2 倍時，這層水在外加壓強的作用下進入膜外表的毛細孔，并通過毛細孔沆出”89 所示。膜分別驅(qū)動力量，即分別過程需要外加的驅(qū)動力。 驅(qū)動力是不同的。主動傳遞意味著物質(zhì)的傳遞方向為逆化學(xué)位梯度方向，被傳遞物質(zhì)由低化學(xué)位相被傳遞到高化學(xué)位相，其推動力是膜中某種化學(xué)反響釋放出的能量。促進傳遞是指膜內(nèi)有特定載體，被傳遞的物質(zhì)與載體發(fā)生反響，從而由高化學(xué)位相帶人低化學(xué)位相， 這種傳遞過程有很高的選擇性。被動傳遞則是物質(zhì)由高化學(xué)位一側(cè)向低化學(xué)位一側(cè)傳遞， 這兩相間的化學(xué)位差就是膜分別過程的推動力。高分子功能膜分別過程均為被動傳遞過程，需要給待分

21、別物質(zhì)施加肯定的推動力。這種外加驅(qū)動力是一種化學(xué)勢梯度，主要包括壓力梯度、濃度梯度、電勢梯度或溫度梯度。(1)端。這種驅(qū)動力為壓力差驅(qū)動力，是一種外源性驅(qū)動力。微濾、超濾、納濾、反滲透等膜過程多承受壓力差驅(qū)動力，但不同的膜過程的壓力差各不一樣。對膜施加壓力可以有兩種方式：一是在原料側(cè)施加正壓，迫使被分別的物質(zhì)向常壓側(cè)移動，這種方法稱為正壓分別法；另一種方法是在收料側(cè)進展減壓，與處于常壓的另一側(cè)形成壓力差，被分別物質(zhì)向負壓側(cè)移動，這種方法稱為負壓分別法。濃度差驅(qū)動力 物質(zhì)的傳遞大多通過集中而不是對流實現(xiàn)的，當(dāng)濃度不同的液體接觸時，溶質(zhì)會從高濃度區(qū)域自發(fā)集中到低濃度區(qū)，其緣由是物質(zhì)的布朗熱運動，這

22、種驅(qū)動R 與濃度梯度dcdx 成正比，如式(8-1)所示R= -Ddc/dx 式中，D 為集中系數(shù)；dc/dx 為濃度梯度；負號表濃度差驅(qū)動力推動的膜分別過程，被分別物質(zhì)可以是氣體也可以是液體，如蒸汽滲透、透 析、氣體分別也存在壓力差驅(qū)動的方式 程以及混合氣體分別過程中，推動力通常用分壓差或活度差表示。電場驅(qū)動力 當(dāng)膜兩側(cè)施加電場，帶電離子或分子將受到電場力的驅(qū)動，向帶有相反電荷的電極移動，并趨向于透過分別膜，這種驅(qū)動力稱為電場驅(qū)動力。電場驅(qū)動力的大小除了裝與電場大小和電極外形有關(guān)外，還與被分別物質(zhì)的荷電狀態(tài)和價態(tài)有親熱關(guān)系。電滲析和離子膜分別過程的主要驅(qū)動力為電場驅(qū)動力。高分子分別膜的性能表

23、征分別膜是膜分別技術(shù)的關(guān)鍵，在選擇膜產(chǎn)品的時候一般要依據(jù)膜的物理化學(xué)性能、分別性、透過性、毒性、價格等因素加以考慮，其中衡量分別膜是否有價值的兩個重要指標是透過性能和分別性能。透過性能透過性能標志著膜的分別速度，分別膜的透過性能一般用透過速率J 表示，是指單位時內(nèi)透過單位面積分別膜的物質(zhì)的量。對于水溶液體系，又稱透水率或水通量，可由式(8-2)得到。J=V/At式中，J 為透過速率；V 為透過物的體積或質(zhì)量；A 為膜有效面積；t 為過濾時間。對于氣體分別膜，透過速率用Rp 表示，可由式(8-3a)得到式中，Rp 為透過速率；D 為氣體在膜中的集中系數(shù)；s 為氣體在膜中的溶解系數(shù)；d 為膜厚度；

24、P1P2 為膜兩側(cè)的氣體分壓。當(dāng)同種氣體透過不同氣體分別膜時，透過系數(shù)取決于氣體在膜中的集中速率，而同種氣體分別膜對不同氣體進展分別時，氣體對膜的溶解系數(shù)打算滲透系數(shù)的大小。而氣體透過系數(shù)P=DS，所以式子可以改寫為對于液體有相像的公式膜的透過速率與膜材料的化學(xué)特性和分別膜的形態(tài)構(gòu)造有關(guān)，隨操作推動力的增加而增大，其大小打算分別設(shè)備的選擇和設(shè)計。影響膜透過性的因素如下。膜材料的組成和構(gòu)造 材料組成中的官能團，例如-OH-NH2-COOH-CHO 等基含親水集團少的膜，水的透過性差。材料組成的構(gòu)造如共聚，無論是嵌段、無規(guī)還是接枝共聚物，由于聚合物之間相容性的差異，造成相分別，形成不同微相分別的材

25、料，從而影響被分別物質(zhì)在膜中的集中，影響透過性。被分別物質(zhì)在膜中的溶解性能 假設(shè)溶解性能好，則透過性好，這是由膜分別的溶解一集中機理打算的。當(dāng)被分別物質(zhì)與膜、與溶劑相容性好時，它在膜和溶劑中均能溶解， 不會殘留在膜內(nèi)。假設(shè)它在溶液中的溶解性差時，則被分別物質(zhì)會殘留在膜內(nèi)。中集中較快。由于結(jié)晶高分子間的相互作用強，分子鏈之間的間隙小，氣體集中困難。這可以用高分子的內(nèi)聚能密度來推斷，例如聚丙烯腈內(nèi)聚能密度大，分子排列致密，氣體透過系數(shù)很小。被透過物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì) 體積較大的，或與高分子膜相互作用力大的物質(zhì)，在膜內(nèi)集中較差，透過性也差。分別性能A/B膜的分別性能打算其對被分別混合物中各組分的選擇透

26、過性。膜的分別力量要適度， 由于膜的分別性能和透過性能彼此影響，要提高分別力量，就必需損失一局部透過性。膜的分別性能用選擇性分別系數(shù)表示，它指的是在一樣條件下，兩種物質(zhì)的透過量之比。A/BB例如，單位時間內(nèi)A 和B 物質(zhì)通過單位面積的量分別是QA 和QB，選擇透過性則為Q QAB針對不同的分別膜，膜的分別性能主要有以下幾種表示方法。截留率(R)截留率在反滲透膜對鹽水溶液的分別中通常承受脫鹽率來表示，其有兩種表示方法，即1Ro1C3/C 100%Rr (1C3/C2) 100%1(8-6)式中，Ro 為膜的表觀截留率；R 為膜的實際截留率；C1 為膜高壓側(cè)水溶液中溶質(zhì)的本濃度；C2 為膜高壓側(cè)界

27、面上水溶液的溶質(zhì)濃度；C3 為膜低壓側(cè)水溶液的溶質(zhì)濃度。100%截留率表示溶質(zhì)全部被膜截留，此為抱負的半滲透膜；0 截留率則表示全部溶質(zhì)透過膜，無分別作用。通常截留率在 0100%之間。截留分子量 截留分子量(molecular weight cut-off)是指能被膜截住的溶質(zhì)中最小溶質(zhì)的分子量。商品化的超濾膜和納濾膜多用截留分子量或相近孔徑的大小來表示其分別90%以上時，則可用聚乙二醇的分子量作為該膜的截留分子量；假設(shè)承受蛋白質(zhì)為評價液，截留率要求在95%上。其他可用作基準物的分子量的球形分子有葡萄糖、蔗糖、桿菌肽、胃蛋白酶 等。截流分子量與平均孔徑的關(guān)系如表8-2所示分別系數(shù)()對于氣體

28、分別膜，其對混合氣體的分別效果用分別系數(shù)表示，標志A膜的分別選擇性能。對于含有 、 組分的混合氣體，其分別系數(shù)AA/B定義為：A/B式中，為氣體分別膜的分別系數(shù)；PA、. PB、為AB 組分在透過氣中的分壓；PA、A/BPB 為A、B 組分在原料氣中的分壓。A/B越大，說明兩組分的透過速率相差越大，膜的選擇性越好；A/BA/B1 則說明膜沒有分別力量。mg/g，是電滲析過程中選擇離子交換膜的關(guān)鍵指標之一，多數(shù)膜的交換容量為23mg/g。一般來說交換容量大的膜，其選擇透過性好，導(dǎo)電力量強。離子交換膜對離子選擇透過性的好壞往往用反離子遷移數(shù)和膜的透過度來表示。膜內(nèi)離子遷移數(shù)是指某種離子在膜內(nèi)的遷移量與全部離子在膜內(nèi)遷移量的比值。例如，在陰離子膜-NaCl溶液體系中膜內(nèi)反離子遷移數(shù)為：QQNa+CI-式中，、分別為、所負載的電量； QQNa+CI-Na+cl-CI-某種離子在膜中的遷移數(shù)也可以用膜電位來表示。被膜隔開的兩電解質(zhì)溶液，其電位不一樣，其電位差稱為膜電位，可以用圖8-10表示。式中，Am 為實際測定的膜電位；E0m 為在測定Em 的條件下抱負膜的膜電位，可由能斯特公式計算得到。Pi i 離子在膜中遷移數(shù)的增加值與該離子在抱負膜中的遷移數(shù)的增加值之比，即