超濾膜材料選擇制備及應(yīng)用

關(guān)于超濾膜材料選擇制備及應(yīng)用第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六一、超濾膜簡介二、新型制備方法的研究三、應(yīng)用舉例第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六超濾膜超濾膜，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。第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六CompanyLogo2.膜分類反滲透納濾超濾微濾0.0011.00.10.010.0001微米單價鹽二價鹽糖病毒膠體硅蛋白微生物濁度懸浮物壓力推動超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六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。第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六傳統(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第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六市場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)超濾膜易成膜，膜性能高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、生物相溶性好等第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚醚砜(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第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚醚砜(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不能緊密堆積，膜分離層具有較大的自由體積。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)。第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚偏氟乙烯(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-39℃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。第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚乙烯醇(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第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六醋酸纖維素(CA)醋酸纖維素(CA)因其成膜性好、透水性好、價格低廉、來源易得而廣泛用作超濾和其它膜材料第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六二、制備及材料的研究第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六制備方法浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法熔融擠出－拉伸法熱誘導(dǎo)相分離法（TIPS）第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六制備方法浸沒沉淀相轉(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)變成一個三維大分子網(wǎng)絡(luò)式的凝膠結(jié)構(gòu)。第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六制備方法熔融擠出－拉伸法該方法是在熔融擠出－拉伸過程中，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)第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六制備方法熱誘導(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。第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六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)室第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六交替沉積自組裝法通過對自組裝層數(shù)、材料和時間

,聚電解質(zhì)溶液的

pH等研究表明了在納米范圍內(nèi)對復(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)的一個研究熱點(diǎn).第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚乙烯醇縮丁醛(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)院過程工程研究所第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六聚乙烯醇縮丁醛(PVB）超濾膜

將PVB應(yīng)用于好氧膜生物反應(yīng)器(MBR)對生活污水進(jìn)行處理，可以取得良好的效果。第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六應(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。第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六

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、濁度第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六中空纖維超濾膜

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。第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六超濾膜應(yīng)用原理圖第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六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。將一束中空纖維用粘結(jié)劑固定在一定結(jié)構(gòu)的外殼里，即成超濾膜組件。第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六飲用水處理系統(tǒng)第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六

地表水處理

系統(tǒng)多應(yīng)用在地表水處理上，處理后的水用于灌溉獲作為反滲透的入水，來制備工業(yè)用水。處理工藝第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期六海水淡化

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