高分子分离膜材料研究进展摘要高分子分离膜材料是一类新型水处理材料，其在低成本、低能耗的同时还具有高效、清洁并可富集回收目标物质等优点，可以取代蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元，因而广泛应用于医药、电子、食品、环保、化工、冶金、水处理等领域，膜分离技术的核心是高分子分离膜材料。

膜分离材料作为一个热门领域，发展一日千里，通过阅读一些文献，本论文着重介绍复合分离膜、智能型分离膜、分子识别功能高分子膜、新型耐高温高分子分离膜等新型高分子分离膜。

主要介绍了以上高分子分离膜材料的概念、特性、改性方法应用以及研究进展，最后提出了一些膜分离材料在未来迫切需要解决的问题和研究方向。

关键词高分子分离膜复合分离膜智能型分离膜应用开发Review on thePolymer Membrane Material Abstract Polymer membrane material is a new type of water treatment materials, and its low cost, low energy consumption also has efficient, clean and enriching and recovering the target substance, etc., can replace distillation, extraction, evaporation, chemical adsorption unit, which is widely used in medicine, electronics, food, environmental, chemical, metallurgy, water treatment and other fields, the core membrane separation technology is the polymer membrane material. Membrane separation material as a hot area, rapid development, by reading some of the literature, this paper focuses on a composite membrane, intelligent membrane, molecular recognition polymer film, the new high-temperature polymer membrane and other new polymer membrane. Introduces the concept, features, applications, and research progress in reforming method above polymer membrane materials, and finally put forward some membrane materials urgent need to address future problems and research directions.Keywords polymer separation membrane ;composite membrane ; intelligent membrane; development and utilizationContents1 Introduction2polymer separation membrane materials2.1 composite membrane2.2intelligent membrane2.3moecular recognitio membrane2.4high temperature membrane 3Conclusion and Outlook1.引言作为一项发展迅速的高新技术，膜分离技术被认为是本世纪最有前途的技术之一[1]。

目前已广泛应用于环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品等领域。

膜分离[2]是指借助于外界能量或化学位差的作用下，利用天然或人工制备的、具有选择透过性的薄膜对双组分、多组分液体或气体进行分离、浓缩富集和提纯的技术。

运用高分子分离膜进行分离具有以下优点[3]：因为分离膜的选择性，所以分离过程快速高效；可在常温下进行；分离过程中不发生相变，能耗低；适用对象广泛，肉眼可见的颗粒、离子和气体分子均可；膜分离过程操作、装置简单、便于实现自动化；对环境友好。

目前，资源短缺、环境污染等问题日趋严重，而膜工艺成本随着膜分离技术的不断发展不断降低，使得该技术的重要性越来越凸显。

膜分离材料的应用将会对能源优化，美化环境等方面做出巨大的贡献。

2.高分子分离膜材料膜分离材料发展日新月异，本论文主要介绍复合分离膜、智能型分离膜、分子识别功能高分子膜、新型耐高温高分子分离膜等新型高分子分离膜，介绍了这些新型高分子分离膜的特点、主要材料、性能的影响因素、应用领域以及最新的研究进展。

2.1复合分离膜膜材料本身的发展是膜技术的主要限制因素, 由于有机膜与无机膜本身具有很多先天性的、难以克服的缺陷,尤其是在对有机溶液、高温液体或气体的分离中，传统膜材料在这类体系里的应用有很多不便。

因此, 把无机膜、有机膜结合起来, 开发新型的无机/有机复合分离膜是膜分离技术领域的热点之一[4]。

聚合物膜一般均具有很好的渗透率和选择性, 同时存在不耐高温、不耐溶胀、抗腐蚀性差等缺点, 而无机膜在涉及高温、腐蚀性分离过程时具有很强的耐受性, 但选择性较差, 应用也受到限制。

而无机/有机复合分离膜以聚合物材料为分离层、无机膜为支撑层, 兼具聚合物膜高选择性、高渗透性的优势以及无机膜的耐高温抗腐蚀的优点。

这类由两种以上材料构成的分离膜，如无机/有机膜组合，或者两种以上类型的膜组合在一起，如密度膜/多孔膜组合、液体膜/固体膜组合等均可以称为复合膜。

复合膜可以结合两种材料或者两种膜的各自优点，充分发挥各自的优点并克服相应不足[5]。

目前的研究主要分为四大类：(1)有机物和无机粒子或无机盐的混合物[6~8]; (2)有机物的无机表面改性[9]; (3)无机物的有机表面改性[10]; (4)无机聚合物胶粒和有机聚合物胶粒的混合物[11]。

Randan等为了截留BSA蛋白质, 以实现BSA蛋白质的浓缩，利用烷基膦酸的活性,把Al2O3 陶瓷粉添加到烷基膦酸溶液中, 最终得到经烷基膦酸表面改性的Al2O3 复合粒子, 再利用该中间产物在多孔基膜TiO2上制备憎水性烷基膦酸/Al2O3复合陶瓷膜[10]。

依据有机膜6FDA- MDA对空气中氧气/氮气的分离因子达到 5. 7这一特性, Moddeb等在非对称性无机单相顶层膜上制备了一种6FDA- MDA /SiO2复合膜。

多孔载体保证了膜的机械强度, SiO2的添加在提高膜的稳定性的同时还使膜的氧气/氮气分离因子提高到6. 2[6,7]。

Javaid等[12]在不同孔径的氧化铝无机膜上负载三氯硅烷, 得到三氯硅烷/氧化铝复合分离膜, 发现碳链长度在C18～C22之间时选择性最佳, 渗透率基本不受影响;此外, 随着负载物三氯硅烷浓度的增加, 渗透率和选择性都明显下降;同时，孔径的堵塞率也会随着涂覆次数的增多而显著提高从而导致渗透率的降低。

2.2智能型分离膜智能型分离膜又称为环境敏感型分离膜，其中含有能对外界刺激做出可逆改变的基团或链段，从而使膜的结构随外界环境的变化而可逆改变，其中包括孔径大小、亲/疏水性等膜性能的改变，最终达到控制膜通量，提高选择性的目的。

目前，膜材料的智能化已成为当今材料领域发展的一个热门方向，有极大的发展前景和应用价值[13,14]。

智能膜根据响应对象即外界环境刺激信号的不同又分为温度响应膜、光响应膜、分子识别响应膜、湿敏膜、pH响应膜、压力响应膜以及电场响应膜等。

温度是日常生活中影响最大、最常见也是最易于控制的一种环境因素，因而温度响应智能分离膜也成为最热门的智能膜材料。

有人在商品膜上接枝PNIPA制得温度响应智能膜，并对这种膜的性质作了系统的研究，研究表明这种膜材料具有优异的表面自清洁特性。

利用此类膜的特性，日本东芝(Toshiba)公司最先将温度响应智能膜制成商品膜组件并推广到水处理领域，取得了较好的应用效果。

压力响应膜是我国新近自主研发成功的一类新型智能型分离膜，该类材料具有“压力响应”的功能，工作过程中可通过调节工作压力，改变中空纤维膜的孔隙率和孔径，以解决常规中空纤维膜孔道内易嵌入污染物且难以清洁的问题，可以大大提高中空纤维膜的使用寿命的同时简化清洗流程、降低配套设施技术难度和运行成本等。

目前基于压力响应性聚偏氟乙烯中空纤维膜的成套水处理装置和应用技术，已经成功应用于纺织、化工、食品、电力等行业废水和生活污水处理与回用，年处理总水量超过1 000万t，回用率大于80％，年节约用水800万t以上，经济效益和社会效益都非常的明显。

2.3分子识别功能高分子膜[26]将制备分子识别聚合物(Molecular imprintingpolymers)的分子印迹(Molecular imprinting)技术应用到膜过程中所制得的具有分子识别功能的高分子膜，能够根据分子的形状和特征在分子层次上对手性体进行分离的高分子聚合物成为分子识别功能高分子膜，是膜科学的前端发展方向[15]。

上世纪70年代，Newcomb对含有手性冠醚的液相膜进行了开创性的研究，打开了分子识别功能高分子膜研究的大门[16]。

随着研究的进行，由于液相膜的稳定性、持久性太差，研究者们不断尝试其他的膜材料，最终确定为高分子膜[17]。

2O世纪9O年代初，Fujii在利用相转化法制备超滤膜和反渗透膜的过程中，向铸膜液中加入聚乙烯基乙醇等添加剂以控制膜的渗透性能。

待铸膜液在非溶剂中沉淀成膜后，用水洗去膜中的添加剂，膜结构中就留下了这些添加剂的立体空穴[18]。

这一意外发现打开了利用相转化技术制备分子识别膜的新思路。

Wang H Y等一大批学者相继开展了使用相转化技术制备分子识别功能高分子膜的研究[19]。

王红英以丙烯腈-丙烯酸共聚物为膜材料，制得茶碱分子识别高分子膜，并进一步考察了影响识别性能的制备过程和应用过程中的环境因素[20]。

此后，分子识别高分子膜的研究在更大范围内展开。

日本的T.Kobayashi等以黄嗓吟(茶碱)、咖啡因、谷氨酞胺、色氨酸、9-乙基嗓吟、谷氨酸、二苯并吠喃等物质为模板分子，丙烯睛与丙烯酸共聚物、丙烯睛与苯乙烯共聚物、尼龙、聚矾等数种高分子材料为膜材料，制备了多种具有分子识别功能的高分子膜[21]。