第二章-膜材料及表面改性

2020/4/6膜材料与膜过程膜材料与膜过程2.1膜材料膜材料用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合成的用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合成的有机有机高分子材料高分子材料和无机材料无机材料。原则上讲原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于制备分离膜制备分离膜。但实际上但实际上，真正成为工业化膜的膜材料并不多真正成为工业化膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要求这主要决定于膜的一些特定要求，如分离效率如分离效率、分离速度等分离速度等。此外此外，也取决于膜的制备技术也取决于膜的制备技术。第二章第二章膜材料及表面改性膜材料及表面改性2020/4/6膜材料与膜过程膜材料与膜过程2.1.1纤维素衍生物类纤维素衍生物类纤维素是资源最为丰富的天然高分子纤维素是资源最为丰富的天然高分子，由于纤维素的分子量很大由于纤维素的分子量很大，在分解温度前没有熔点分解温度前没有熔点，且不溶于通常的溶剂且不溶于通常的溶剂，无法加工成膜无法加工成膜，必须进必须进行化学改性后应用行化学改性后应用。（1）再生纤维素再生纤维素纤维素的相对分子质量在纤维素的相对分子质量在50万~200万，在溶解过程中降解在溶解过程中降解，再生纤再生纤维素的相对分子质量约在几万到几十万维素的相对分子质量约在几万到几十万。传统的再生纤维素有传统的再生纤维素有铜氨纤铜氨纤维素和黄原酸纤维素维素和黄原酸纤维素，它们是很好的它们是很好的透析膜透析膜膜材料膜材料。（2）硝酸纤维素硝酸纤维素硝酸纤维素常用溶剂为乙醚硝酸纤维素常用溶剂为乙醚/乙醇乙醇（7：3）混合溶剂混合溶剂。硝酸纤维素价硝酸纤维素价格便宜格便宜，广泛用在透析用膜和微滤膜广泛用在透析用膜和微滤膜。（3）醋酸纤维素醋酸纤维素（CA）和三醋酸纤维素和三醋酸纤维素（CTA）醋酸纤维素由纤维素与乙酸酐乙酸混合物反应制备醋酸纤维素由纤维素与乙酸酐乙酸混合物反应制备，以硫酸为催化剂以硫酸为催化剂。醋酸纤维素是制备不对称醋酸纤维素是制备不对称反渗透膜反渗透膜的基本材料的基本材料，三醋酸纤维素可制成三醋酸纤维素可制成中空纤维膜组件中空纤维膜组件。2020/4/6膜材料与膜过程膜材料与膜过程2.1.2聚砜类聚砜类聚砜是一类耐高温强度工程塑料聚砜是一类耐高温强度工程塑料，具有优异的抗蠕变性能具有优异的抗蠕变性能，故自双酚故自双酚A型聚砜型聚砜（PSf）出现后出现后，即继醋酸纤维素之后发展成为目前最重要即继醋酸纤维素之后发展成为目前最重要、生产量最大的合成膜材料生产量最大的合成膜材料，可用作制备微滤膜和超滤膜可用作制备微滤膜和超滤膜，也可用作反也可用作反渗透和气体分离膜的底膜渗透和气体分离膜的底膜。（1）双酚型聚砜双酚型聚砜（PSf）由双酚由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜溶液中经亲核缩聚反应合的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜溶液中经亲核缩聚反应合成，聚砜的玻璃化转变温度为聚砜的玻璃化转变温度为190℃，其制成膜后可在其制成膜后可在80℃下长期下长期使用使用，主要用于超滤和气体分离膜主要用于超滤和气体分离膜。（2）聚醚砜聚醚砜（PES）由双酚由双酚S的二钾盐与二氯二苯砜在环丁砜溶液中经亲核缩聚反应合成的二钾盐与二氯二苯砜在环丁砜溶液中经亲核缩聚反应合成，聚醚砜的玻璃化转变温度为聚醚砜的玻璃化转变温度为235℃，是目前首选的可耐蒸汽杀菌的超是目前首选的可耐蒸汽杀菌的超滤、微滤膜材料微滤膜材料。2020/4/6膜材料与膜过程膜材料与膜过程2.1.3聚酰胺类聚酰胺类（1）脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺代表产品有尼龙代表产品有尼龙6和尼龙和尼龙66。尼龙尼龙6是由己内酰胺在高温下开环聚合是由己内酰胺在高温下开环聚合而得而得。尼龙尼龙66由己二胺和己二酸缩聚制得由己二胺和己二酸缩聚制得。尼龙尼龙6和尼龙和尼龙66的织布和的织布和不织布不织布（无纺布无纺布）主要用于主要用于反渗透膜和气体分离膜反渗透膜和气体分离膜的支撑底布的支撑底布。（2）芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜用材料芳香族聚酰胺是第二代反渗透膜用材料，只溶于硫酸只溶于硫酸，故一般不用溶故一般不用溶液制膜液制膜，而用熔融纺丝制备中空纤维膜而用熔融纺丝制备中空纤维膜，主要用于主要用于反渗透反渗透。（3）聚酰亚胺聚酰亚胺聚酰亚胺是一类耐高温聚酰亚胺是一类耐高温、耐溶剂耐溶剂、耐化学品的高强度耐化学品的高强度、高性能材料高性能材料。聚酰亚胺在聚酰亚胺在气体分离方面气体分离方面表现出较高的选择透过性表现出较高的选择透过性，尤其是在其结构尤其是在其结构中引入六氟异亚丙基基团中引入六氟异亚丙基基团。在酰亚胺氮的位置引入甲基在酰亚胺氮的位置引入甲基、异丙基或卤异丙基或卤素基团素基团，有利于增加聚合物的自