机械强度。膜的物化稳定性主要取决于构成膜的高分子材料。由于膜的多孔结构和水溶胀性 使膜的物化稳定性低于纯高分子材料的物化稳定性。膜的物化稳定性主要从膜的抗氧化性、 抗水解性、耐热性和机械强度等方面来评价。而膜的分离透过特性主要从分离效率、渗透通 量和通量衰减系数三个方面来评价。 对任何一种分离过程,总希望分离效率高,渗透通量大,实际上,通常分离效率高的膜 渗透通量小,而渗透通量大的膜,分离效率低。故在实际应用中需要在这二者之间寻求平衡。 常用的膜分离过程 1.微滤 微孔过滤是膜分离过程中最早产业化的。微孔过滤膜的孔径一般在0.02~10μm左右 但是在滤谱上可以看到,在微孔过滤和超过滤之间有一段是重叠的,没有绝对的界线 微孔过滤膜的孔径十分均匀,微孔过滤膜的空隙率一般可高达80%左右。因此,过滤 通量大,过滤所需的时间短。大部分微孔过滤膜的厚度在150μm左右,仅为深层过滤介质 的1/10,甚至更小。所以,过滤时液体被过滤膜吸附而造成的损失很小 微孔过滤的截留主要依靠机械筛分作用,吸附截留是次要的。 由醋酸纤维素与硝酸纤维素等混合组成的膜是微孔过滤的标准常用滤膜。此外,已商品 化的主要滤膜有再生纤维素膜、聚氯乙烯膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜、陶瓷膜 在实际应用中,褶叠型筒式装置和针头过滤器是微孔过滤的两种常用装置。 2.电渗析 电渗析是以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从溶液中脱除或富集电解 质。电渗析的选择性取决于所用的离子交换膜。离子交换膜以聚合物为基体,接上可电离的 活性基团。阴离子交换膜简称阴膜,它的活性基团常用胺基。阳离子交换膜简称阳膜,它的 活性基因通常是磺酸盐。离子交换膜的选择透过性,是由于膜上的固定离子基团吸引膜外溶 液中的异电荷离子,使它能在电位差或浓度差的推动下透过膜体,同时排斥同种电荷的离子 阻拦它进入膜内。因此,阳离子能通过阳膜,阴离子能通过阴膜 根据膜中活性基团分布的均一程度,离子交换膜大体上可以分为异相膜、均相膜及半均 相膜。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等是离子交换膜最常用的膜材料。性能最好的是用全氟磺 酸、全氟羧酸类型膜材料制备的离子交换膜。 电渗析用于水溶液中电解质的去除、电解质的浓缩、电解质与非电解质的分离和复分解 反应等领域。 3.反渗透 反渗透(又称髙滤)过程是渗透过程的逆过程,即溶剂从浓溶液通过膜向稀溶液中流动 正常的渗透过程按照溶剂的浓度梯度,溶剂从稀溶液流冋浓溶液。若在浓溶液侧加上压力, 当膜两侧的压力差ΔP达到两溶液的渗透压差Δπ时,溶剂的流动就停止,即达到渗透平衡。 当压力增加到ΔP>Δπ时,水就从浓溶液一侧流向稀的一侧,即为反渗透 1960年具有极薄皮层的非对称醋酸纤维素膜问世,使反渗透过程迅速地从实验室走向 工业应用。非对称分离膜的出现,也大大推动了其他膜过程的开发和工业应用。目前应用的 反渗透膜可分为非对称膜和复合膜两大类。前者主要以醋酸纤维素和芳香聚酰胺为膜材料 后者支撑体都为聚砜多孔滤膜,超薄皮层的膜材料都为有机含氮芳香族聚合物。反渗透膜的 膜材料必须是亲水性的。 20世纪90年代出现了纳滤膜分离过程。在前期的研究中,有人将其称为疏松的反渗透 膜,后来由于这类膜的孔径是在纳米范围,所以称为纳滤膜及纳滤过程。在滤谱上它位于反 渗透和超滤之间。纳滤特别适用于分离分子量为几百的有机化合物。它的操作压力一般不到 1 MPa2 机械强度。膜的物化稳定性主要取决于构成膜的高分子材料。由于膜的多孔结构和水溶胀性 使膜的物化稳定性低于纯高分子材料的物化稳定性。膜的物化稳定性主要从膜的抗氧化性、 抗水解性、耐热性和机械强度等方面来评价。而膜的分离透过特性主要从分离效率、渗透通 量和通量衰减系数三个方面来评价。 对任何一种分离过程，总希望分离效率高，渗透通量大，实际上，通常分离效率高的膜， 渗透通量小，而渗透通量大的膜，分离效率低。故在实际应用中需要在这二者之间寻求平衡。 二、常用的膜分离过程 1. 微滤 微孔过滤是膜分离过程中最早产业化的。微孔过滤膜的孔径一般在 0.02～10μm 左右。 但是在滤谱上可以看到，在微孔过滤和超过滤之间有一段是重叠的，没有绝对的界线。 微孔过滤膜的孔径十分均匀，微孔过滤膜的空隙率一般可高达 80％左右。因此，过滤 通量大，过滤所需的时间短。大部分微孔过滤膜的厚度在 150μm 左右，仅为深层过滤介质 的 1/10，甚至更小。所以，过滤时液体被过滤膜吸附而造成的损失很小。 微孔过滤的截留主要依靠机械筛分作用，吸附截留是次要的。 由醋酸纤维素与硝酸纤维素等混合组成的膜是微孔过滤的标准常用滤膜。此外，已商品 化的主要滤膜有再生纤维素膜、聚氯乙烯膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜、陶瓷膜 等。 在实际应用中，褶叠型筒式装置和针头过滤器是微孔过滤的两种常用装置。 2. 电渗析 电渗析是以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解 质。电渗析的选择性取决于所用的离子交换膜。离子交换膜以聚合物为基体，接上可电离的 活性基团。阴离子交换膜简称阴膜，它的活性基团常用胺基。阳离子交换膜简称阳膜，它的 活性基因通常是磺酸盐。离子交换膜的选择透过性，是由于膜上的固定离子基团吸引膜外溶 液中的异电荷离子，使它能在电位差或浓度差的推动下透过膜体，同时排斥同种电荷的离子， 阻拦它进入膜内。因此，阳离子能通过阳膜，阴离子能通过阴膜。 根据膜中活性基团分布的均一程度，离子交换膜大体上可以分为异相膜、均相膜及半均 相膜。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等是离子交换膜最常用的膜材料。性能最好的是用全氟磺 酸、全氟羧酸类型膜材料制备的离子交换膜。 电渗析用于水溶液中电解质的去除、电解质的浓缩、电解质与非电解质的分离和复分解 反应等领域。 3. 反渗透 反渗透(又称高滤)过程是渗透过程的逆过程，即溶剂从浓溶液通过膜向稀溶液中流动。 正常的渗透过程按照溶剂的浓度梯度，溶剂从稀溶液流向浓溶液。若在浓溶液侧加上压力， 当膜两侧的压力差ΔP 达到两溶液的渗透压差Δπ时，溶剂的流动就停止，即达到渗透平衡。 当压力增加到ΔP＞Δπ时，水就从浓溶液一侧流向稀的一侧，即为反渗透。 1960 年具有极薄皮层的非对称醋酸纤维素膜问世，使反渗透过程迅速地从实验室走向 工业应用。非对称分离膜的出现，也大大推动了其他膜过程的开发和工业应用。目前应用的 反渗透膜可分为非对称膜和复合膜两大类。前者主要以醋酸纤维素和芳香聚酰胺为膜材料； 后者支撑体都为聚砜多孔滤膜，超薄皮层的膜材料都为有机含氮芳香族聚合物。反渗透膜的 膜材料必须是亲水性的。 20 世纪 90 年代出现了纳滤膜分离过程。在前期的研究中，有人将其称为疏松的反渗透 膜，后来由于这类膜的孔径是在纳米范围，所以称为纳滤膜及纳滤过程。在滤谱上它位于反 渗透和超滤之间。纳滤特别适用于分离分子量为几百的有机化合物。它的操作压力一般不到 1 MPa