高分子分离膜材料

高分子分离膜材料polymeric membrane for separation

概述高分子分离膜是由聚合 物或高分子复合材料制 得的具有分离流体混合 物功能的薄膜衡量指标：

透过速度分离系数 截留率

膜分离过程就是用分离膜作 间隔层，在压力差、浓度差 或电位差的推动力下，借流 体混合物中各组分透过膜的 速率不同，使之在膜的两侧 分别富集，以达到分离、精 制、浓缩及回收利用的目的。

起源及发展史国外高分子分离膜发展史：1849年，德国学者惠柏思用硝基纤维素制成第一 张高分子膜。 1920年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。 1930年，人们将纤维素膜用于超滤分离。 1940年，离子交换膜开发和利用电渗析方法建立。 1950年，加拿大学者萨利拉简研究反渗透。 1960年，洛萨和萨利拉简成功制备了具有完整表 皮和高度不对称的第一张高效能反渗透膜，为该 法奠定了基础。 1970年以来。超滤膜、微滤膜成功开发和应用， 有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。

国内高分子分离膜发展史：我国的膜科学技术的发展是从1958年研究离子 交换膜开始的，六十年代进入开创阶段。1965 年着手反渗透技术的探索。1967年开始全国的 海水淡化会战。大大促进了我国膜技术的发展。 70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、 反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开 发出来，80年代跨入推广应用阶段。80年代又 是气体分离和其他膜的开发阶段。

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高分子分离膜所用到的材料最初用作分离膜的高分子材料是纤维素酯类材 料。后来，又逐渐采用了具有各种不同特性的 聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(见芳香族聚酰 胺纤维)、聚四氟乙烯(见氟树脂)、聚丙烯、 聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亚胺 等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物(见聚 合物)也越来越多地被用于制分离膜，使其具 有单一均聚物所没有的特性。

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高分子分离膜的分离原理和分离种类推动膜分离的外力可以是压力差、电位差、浓度差、 温度差和化学反应 高分子分离膜可按结构分为:①致密膜，膜中无 微孔，物质仅从高分子链段之间的自由空间通 过；②多孔质膜，一般膜中含有孔径为0.02~ 20μ m的微孔，可用于截留胶体粒子、细菌、高 分子量物质粒子等；③不对称膜，由同一种高 分子材料制成，膜的表面层与膜的内部结构不 相同，表面层为0.1~0.25μ m薄的活性层，内 部为较厚的多孔层;2013-11-28 6

④含浸型膜，在高分子多孔质膜上含浸有载 体而形成的促进输送膜和含有官能基团的膜， 如离子交换膜；⑤增强膜，以纤维织物或其 他方式增强的膜

。 按膜的分离特性和应用角度可分为反渗 透膜(或称逆渗透膜)、超过滤膜、微孔过 滤膜、气体分离膜、离子交换膜、有机液体 透过蒸发膜、动力形成膜、镶嵌带电膜、液 体膜、透析膜、生物医学用膜等多种类别。

高分子分离膜的研究现状用于氢气的回收另类高分子分离膜对氢气具有选择性，可 有效地用于合成气体(H2/CO)的调解， 冶炼气体中氢气的回收以及液态氨合成中 的氢气回收，此类技术在美国广泛应用。

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有机气体的回收针对一些高分子材料对有机气体有特殊的选择性、 过滤性，有机气体在此类高分子材料中穿透性快 的特点，将分离膜用于有机气体的回收，如回收 在塑料合成中的单分子气体，回收工业排放气中 的有机物质，即使能源再利用，又净化了空气， 美国及西方国家生产出的此类高分子分离膜已广 泛应用于化工工业及环境治理。

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用于天然气的回收天然气中所含的CO2,H2O和H2S是造成天然气 质量低，输送管道易被腐蚀的主要原因，高 分子分离膜能有效的除去此类有害物质，提 高天然气质量，延长管道使用寿命。

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用于中草药精制、浓缩中草药针剂是一种新的剂型，在中草药中有大量的鞣质、 蛋白、淀粉、树脂等大分子物质，这些大分子物无药效， 必须去除。高分子分离膜可以去除这些无用物质，使药液 得以澄清、浓缩，由于去除了鞣质等杂质，明显地提高了 针剂的澄清度和储存稳定性。目前当归注射液、丹参注射 液等都已用超滤膜进行处理。值得提出的是，膜技术在中 药中的过滤优点远非以上这些。应该对于中医药进行整体 研究，这样才能将膜技术真正用上去，目前已有人正在研 究中草药中更深层次的作用与功效，提出一种新的过滤概 念，开拓一种新型中草药过滤方法，以提高药物的治疗效 果，以期达到事半功倍之效，加快病人的康复。

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高分子分离膜材料的发展趋势有机高分子膜仍将是用于各种膜分离过程的主要分离膜，开 发新型高分子膜材料、加强“超薄”和“活化”制膜工艺的 研究是目前有机高分子分离膜发展的动向。 仿生高分子分离膜：生物膜具有惊人的分离效率，如海带 从海水中富集碘，其浓度比海水中碘大1000 多倍，藻类浓 缩铀的浓缩率达750 倍。但是，生物膜是建立在分子有规 则排列的基础上，而目前使用的分离膜材料多是不规则链 排列的功能高分子。

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继续进行各种分子结构、各种功能基团有机高分子膜材料 的合成，定量的研究分子结构与分离性能之间的关系。

对膜的表面进行改性：根据不同的分离对象， 引入不同的 活

化基团，使膜的表面(分离层)活化。

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