高分子分离膜材料课件

高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜材料 传统的分离物质的技术，不论筛分、沉淀、过滤、蒸馏、结晶、吸附和离子交换等，都需要消耗大量的能量，而且分离的结果往往不满意。近代的高分子分离膜不仅以它的孔径大小不同而分离大小不同粒子，更由于它们某些特有的功能而能有效地进行分离。 谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天高分子分离膜材料基本概念基本概念 高分子分离膜：高分子分离膜：用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。高分子分离膜材料高分子分离膜的发展1846年年，德国学者会拜思用硝基纤维素制成第一张高分子膜。 1920年年，麦克戈达开始观察和研究反渗透现象。1930，人们将纤维素膜用于超滤分离。1940 离子交换膜开发和利用及电渗析方法建立。1950，加拿大学者萨里拉简研究反渗透。1960年年，洛伯和萨里拉简成功地制备具有完整表皮和高度不对称的第一张高效能的反渗透膜，为该法奠定了基础。1970年代年代以来，超滤膜、微滤膜成功地开发和应用，有支撑的液膜和乳液膜及气体分离膜也相继问世。高分子分离膜材料我国膜分离技术发展史我国膜分离技术发展史 我国膜科学技术的发展是从1958年年研究离子交换膜开始的。60年代年代进入开创阶段。1965年着手反渗透的探索，1967年年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。70年代年代进入开发阶段。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年代年代跨入了推广应用阶段。80年代年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。 高分子分离膜材料高分子分离膜材料高分子分离膜材料 主要有聚酸胺类、聚酸亚胺类、聚砜类、聚乙烯酸类、丙烯类衍生物聚合物及纤维素类等，有关的共聚物和共混物也可作为膜材料用。各种高分子分离膜已广泛用于核燃料及金属提炼，气体及烃类分离，海水及苦咸水淡化，纯水及超纯水制备，环境保护和污水处理，人工脏器的制造，生物制品提纯以及医药、食品、农业、化工等各个领域中。高分子分离膜材料高分子膜分离过程高分子膜分离过程 膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。 高分子分离膜材料（一）微滤（一）微滤鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。高分子分离膜材料（二）超滤（二）超滤早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。高分子分离膜材料（三）纳滤（三）纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业高分子分离膜材料（四）反渗透（四）反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水高分子分离膜材料（五）其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。高分子分离膜材料膜分离的动力来源？膜分离的动力来源？ 推动膜分离过程的外力可以是压力差、电位差、浓度差、温度差或浓度差加化学反应。高分子分离膜材料膜分离技术特点膜分离技术特点 膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多的优势。 与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等相比，膜分离技术具有以下特点。高分子分离膜材料 高效的分离过程 低能耗 接近室温的工作温度 品质稳定性好 连续化操作 灵活性强 纯物理过程 环保高分子分离膜材料膜分离过程的基本特性膜分离过程的基本特性 膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离子交换、离心分离、溶媒抽提、静电除尘、袋式过滤、吸附/再生、絮凝/共聚、倾析/沉淀、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。 高分子分离膜材料高分子分离膜的应用高分子分离膜的应用 反渗透膜的应用： 微虑膜的应用 超虑膜的应用 纳虑膜的应用 .高分子分离膜材料“筛筛”出海洋中的淡水出海洋中的淡水 ！高分子分离膜材料海水淡化海水淡化-电渗析原理电渗析原理1 1 离子在电场下的定向迁移离子在电场下的定向迁移2 2 膜的选择性透过膜的选择性透过关注+-极水极水 盐水盐水 淡水淡水高分子分离膜材料浅谈家用饮水机使用功能性浅谈家用饮水机使用功能性 我们为什么要使用水处理设备我们为什么要使用水处理设备? ? 从水源到家庭的水龙头从水源到家庭的水龙头 有哪些污染有哪些污染? ? 水处理设备介绍水处理设备介绍 净水机、纯水机、软水机净水机、纯水机、软水机高分子分离膜材料废水处理废水处理 在废水处理方面，膜分离技术的应用也十分广泛。值得一提的是，由于在膜分离过程中不加入任何其他物质，因此膜技术净化废水的过程同时也使有用物质得以回收，产品质量或生产效率得以提高，成本降低，能耗与物耗减少，污染消除或减轻，因而是名副其实的环保生产技术。比如，采用超滤膜处理电泳漆废水，不仅处理后的水可以回用于清洗，而且分离出的涂料也可以回用；采用纳滤膜处理染料废水，不仅可以净化水，还可回收染料。 高分子分离膜材料 目前，已有微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜在不同过程和众多领域得到了广泛应用，成为替代传统技术，提高产品质量的重要手段。以饮用水处理为例，随着工业的发展，天然水中的农药和“三致”（致癌、致畸、致突变）特质不断增加，而这些物质都是传统处理技术无法除掉的。因此，为了保证人民饮水的清洁，发达国家已开始用膜技术逐步取代传统的饮用水处理技术。 高分子分离膜材料用于氢气的回收用于氢气的回收 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（2/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。高分子分离膜的其他应用高分子分离膜材料有机气体的回收有机气体的回收 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。高分子分离膜材料 用于天然气的回收用于天然气的回收 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。高分子分离膜材料 用于氮气和氧气的制取用于氮气和氧气的制取 以空气作原料，高分子分离膜可分离出含量为99%的氮气，含量为90%以上的氧气。 新一代的高分子分离膜产品应用技术将更加精湛，用途将涉及到血液的净化，人造肝胆一类的生物工程领域，前景更加可观。高分子分离膜材料展望展望展望之一展望之一：我们要致力于将新兴的膜分离技术与传统的工艺技术有机的结合起来，不断将膜技术的研究成果从实验室推向产业化应用。展望之二展望之二：我们要致力于研究新的膜材料，开发研究新的聚合膜材料。高分子分离膜材料展望之三展望之三：我们要致力于将无机膜的发展推向前。无机膜由于拥有其他聚合物膜所无法具有的一些优点，如：无机膜具有耐酸、碱、耐有机溶剂，化学稳定性好，机械强度大，抗微生物污染能力强，耐高温，孔径分布窄，分离效率高等，而受到学术界和工业化应用越来越多的重视。在以后的发展过程中，研究无机膜的新材料、新工艺是必然的趋势。高分子分离膜材料展望之四展望之四：我们要致力于研究开发新的成膜工艺，进一步制备超薄、高度均匀、无缺陷的非对称膜皮层技术与工艺。展望之五展望之五： 无论在学术上还是工业化应用当中，微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化等课题的研究都将是重中之重！