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膜材料与膜制备


(1)双酚A型聚砜(PSF)
由双酚A的二钾盐与二氯二苯砜在二甲亚砜的溶液中在
190℃下经亲核缩聚反应合成。
聚砜的不对称膜产量最大的是超滤膜。
聚砜的耐温性良好,可在80 ℃下长期使用。
聚砜是气体分离基本材料。最早实现工业规模气体分离的 Prism分离器,分离材料即为聚砜不对称中空纤维膜。
膜技术在我国能源结构调整中将发挥关键性作用。膜技术用 于续天发然酵气技的术脱的应CO用2和(H可2S提;高燃反料应乙器醇生生产产效中率膜15生~物80反倍应)器;连乙 醇提取过程中渗透汽化的应用(可节能90%)等对保障我国 的能源安全具有重要的意义。
膜法水处理将是缓解我国北方资源型缺水危机的重要技术。 膜技术是解决我国水质型缺水危机、提高饮用水水质的保障。 膜及集成技术可实现城市生活污水的完全回用。膜生物反应
聚砜类材料经过磺化或经氯四基化和季胺化,即可得到带 负电或带正电的荷电膜。可用于制备纳滤膜或电渗析膜。
(2)聚芳醚砜(PES)
双酚A型聚砜
聚芳醚砜
由双酚S(二羟基二苯砜)的二钾盐与二氯二苯 砜在环丁砜的溶液中亲核缩聚反应合成。
PES的耐温性良好,可在140℃下长期使用。是
目前首选的可耐蒸汽杀菌的超滤、微滤膜材料。
2、膜材料的要求
膜是膜技术的核心。
膜材料的化学性质和膜的结构对膜分离的 性能起决定性作用。
对膜材料要求:良好的成膜性、热稳定性、 化学稳定性、耐酸、碱、微生物侵蚀和耐 氧化性
2.2 高分子膜材料
1、纤维素衍生物类
纤维素是资源最为丰富的天然高分子,由 于纤维素分子量很大,在分解温度前没有 熔点,且不溶于通常的溶剂,无法加工成 膜,必须进行化学改性。生成纤维素酯、 纤维素醚才能溶于溶剂。纤维素本身也能 溶于铜氨溶液和二硫化碳等,在纺丝和成 膜过程中又回复到纤维素的结构,故称为 再生纤维素。
器技术将是我国未来城镇化发展的重要支撑技术。 膜技术是先进的环境治理技术,除废水外,在废气治理领域
也发挥着重要的作用。 膜技术是改造传统产业、推进相关待业技术进步的高新技术。 膜技术是国防建设的需要。野战供水问题。 目前我国用于海水淡化的反渗透膜材料研究基础薄弱,膜材
料基本依赖进口,难以降低膜法水处理成本,长远来讲也会 危及国家安全。
酸纤维素含乙酸51.8%,三取代醋酸纤维素CTA含乙酸 61.85%,制膜用CA的乙酸含量为55%~58%,接近2.5个 羟基被取代。CTA乙酸含量为60%~61%. 醋酸纤维素是制备不对称反渗透膜的基本材料(一般是 CA和CTA的混合物)。也可制备卷式超滤和微滤组件。
(4)乙基纤维素
) 反应制得。
具有较高的气体透过特性和较高的气体透过选择 性,其中空纤维组件已用于空气中氮和氧的分离。
2、聚砜类
是一类耐温高强度工程塑料,具有优异的抗蠕变 性能,故自双酚A型聚砜(PSF)出现 后,即继 CA之后发展成为目前最重要、生产量最大的合成 膜材料。可用作微滤膜和超滤,更可用作复合膜 的底膜,用于RO和气体分离膜。
3、聚酰胺类
(1)脂肪族聚酰胺 代表产品尼龙6和尼龙66,是生产最久的合成纤维。
尼龙6由已内酰胺在高温下开环聚合而得。 尼龙66由已二胺和已二酸缩聚制得。 尼龙6和尼龙66无纺布用于RO膜和气体分离支撑底 布 超细尼龙纤维的无纺布的平均孔径可达1μm以下, 可直接用于微滤。
纤维素硝化用硝酸和硫酸的混合液,硝化程度用含N量表 示,制膜用硝酸纤维素含N量在11.2%~12.2%,约相当于 两个烃基被硝酸硝化。
广泛用于透析用膜和微滤膜。为增强膜强度,一般与醋酸 纤维素混合使用,是通用的微滤膜材料。
(3)醋酸纤维素(CA,CTA)
再生纤维素
醋酸纤维素
由纤维素与乙酸酐-乙酸混合物(或乙酰氯)反应制备。 醋酸纤维素的酯化程度 一般以乙酸含量表示,二取代醋
(1)再生纤维素
纤维素的相对分子量在50~200万,在溶解过程中 中降解,再生纤维素的相对分子量约在几万到几 十万。
传统的再生纤维素有铜氨纤维素和黄原酸纤维素, 是很好的透析材料,大量用于人工肾。
(2)硝酸纤维素 (CN)
再生纤维素
硝酸纤维素
纤维素重复单元葡萄糖残基上的三个OH基均可与无机酸 或有机酸生成酯。
(4)聚醚酮 ①酚酞型聚醚酮(PEK-C)
酚酞型聚醚砜
酚酞型聚醚酮
由酚酞、碳酸钾与二氯二苯酮或二硝基二苯酮 在环丁砜溶液中220℃亲核缩聚制得。
在超滤和气体分离方面与PES-C类似。
②聚醚醚酮(PEEK)
氢醌与二氟二苯砜在二苯砜中280~300℃下亲核 缩聚制备。 是结晶性聚合物,不易找到合适溶剂制备不对称 膜。 磺化PEEK则是无定形聚合物,可用于制备离子 交换膜和纳滤膜。
(3)酚酞型聚醚砜(PES-C)
双酚A型聚砜
酚酞型聚醚砜
由酚酞、碳酸钾与二氯二苯砜在环丁砜的溶液中220℃亲
核缩聚反应合成。 是我国自行开发的耐高温材料。PES-C的耐温性比PES又
有较大提高。用于制备超滤膜亲水性优于PSF, 在相同截 留分子量下其水通量比聚砜可增加50%。 磺化的PES-C(SPES-C)可用于均相离子交换膜、荷电 超滤膜和纳滤膜。
2.1 引言
1、膜材料在当代经济发展中的战略地位 在世界能源短缺、水资源短缺和环境污染日益严重的情况
下,膜分离科学研究得到了世界各国的高度重视。欧、美、 日等发达地区和国家从战略的高度,投巨资立专项加强研 究。 膜法水处理技术已在海水及苦咸水淡化、超纯水制备、制 取饮用水、废水处理和回用等方面发挥了巨大的作用。 我国的能源工业石油化工(包括天然气)本身是能耗大户, 也是环境污染大户。其产品生产、加工过程的反应、分离、 浓缩、纯化,都迫切需要用新的方法, 改造传统的方法, 以提高技术水平,降低能耗、减少环境污染,这都和膜技 术息息相关。石油化工在整个国民经济中支柱产业的地位 给膜技术的发展提供了广阔的天地。
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