膜分離工程第二章膜材料與制備課件

膜分離工程第二章膜材料與制備2022/11/29膜分離工程第二章膜材料與制備膜分離工程第二章膜材料與制備2022/11/27膜分離工程第1膜材料的特性對于不同種類的膜都有一些基本要求：耐壓：膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較高的壓力，一般模操作的壓力范圍在0.1~0.5MPa，反滲透膜的壓力更高，約為1~10MPa耐高溫:高通量帶來的溫度升高和清洗的需要耐酸堿：防止分離過程中，以及清洗過程中的水解；化學相容性：保持膜的穩(wěn)定性；生物相容性：防止生物大分子的變性；成本低；膜分離工程第二章膜材料與制備2膜材料的特性對于不同種類的膜都有一些基本要求：膜分離工程第二無機膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備3無機膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備3無機膜多以金屬及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷為材料。從結(jié)構(gòu)上可分為致密膜、多孔膜和復合非對稱修正膜三種。以陶瓷材料的微濾膜最常用。多孔陶瓷膜主要利用氧化鋁、硅膠、氧化鋯和鈦等陶瓷微粒燒結(jié)而成，膜厚方向上不對稱。優(yōu)點：機械強度高、耐高溫、耐化學試劑和有機溶劑。缺點：不易加工，造價高。膜分離工程第二章膜材料與制備4無機膜多以金屬及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷為材料。從結(jié)構(gòu)上可分有機高分子膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備5有機高分子膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備5膜材料-不同的膜分離技術(shù)微濾膜：硝酸/醋酸纖維，聚氟乙烯，聚丙烯，超濾膜：聚砜，硝酸纖維，醋酸纖維反滲透膜：醋酸纖維素衍生物，聚酰胺納濾膜：聚電解質(zhì)+聚酰胺、聚醚砜透析：醋酸纖維、聚丙烯腈、聚酰胺電滲析：離子交換樹脂滲透蒸發(fā)：彈性態(tài)或玻璃態(tài)聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺膜分離工程第二章膜材料與制備6膜材料-不同的膜分離技術(shù)微濾膜：硝酸/醋酸纖維，聚氟乙烯1醋酸纖維素親水性好,利于減輕膜污染；可制備從反滲透到微濾不同孔徑的膜并具有較高通量；成膜性能好，易于制備成本低、無毒。操作溫度范圍窄（30℃）pH范圍窄，一般為3-6，以防止水解；與氯作用，壽命降低；膜有壓實現(xiàn)象，高壓下通量降低；易被生物降解優(yōu)點缺點二醋酸纖維素（CA）三醋酸纖維素（CTA）

常用來制備非對稱反滲透膜，也可制備卷式超濾膜和納濾膜。膜分離工程第二章膜材料與制備71醋酸纖維素親水性好,利于減輕膜污染；操作溫度范圍窄（30℃醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑（8－10）×10－10m過渡層，孔徑200×10－10m多孔層，孔徑（1000－4000）×10－10m1%膜分離工程第二章膜材料與制備8醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑過渡層，孔徑多孔層2聚砜類化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、醇和脂肪烴；pH范圍寬（1-13），利于膜清洗；耐熱性好（使用溫度可達75度），利于消毒；耐氯性和抗氧化性較好；具有較寬的孔徑范圍(1nm-0.2μm)具有疏水性，易污染；耐壓能力較差。優(yōu)點缺點

可制備超濾膜、微濾膜和復合膜的多孔支撐膜，可制成不同的組件形式。膜分離工程第二章膜材料與制備92聚砜類化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、醇和脂肪烴；具有疏水性，易污3芳香聚酰胺(PA)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量；機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性較好；pH范圍寬（4-11）；操作壓力要求低耐氯性能較差；易被蛋白類溶質(zhì)污染。優(yōu)點缺點

可制備反滲透復合膜。膜分離工程第二章膜材料與制備103芳香聚酰胺(PA)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子4聚酰亞胺(PI)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量；熱穩(wěn)定性較好(耐溫125度)；pH范圍寬（4-11）；耐氯性能較差；易污染。優(yōu)點缺點

可制備反滲透復合膜、超濾膜和氣體分離膜。膜分離工程第二章膜材料與制備114聚酰亞胺(PI)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量5聚烯烴類化學性能穩(wěn)定;耐熱性好親水性差聚丙烯啨聚乙烯重要的超濾和微濾膜材料,也可制備滲透汽化膜低密度聚乙烯可通過熱致相分離和拉伸方法成膜化學性能穩(wěn)定;耐有機物污染、通量大，但耐溫性差。高密度聚乙烯可通過燒結(jié)法制備微濾膜耐溶劑性、透氣性、透濕性、機械性能較好，電性能差。膜分離工程第二章膜材料與制備125聚烯烴類化學性能穩(wěn)定;耐熱性好聚丙烯啨聚乙烯重要的超濾和微5聚烯烴類耐酸堿性、耐溶劑性和耐熱性好；親水性差聚丙烯聚氯乙烯微濾膜材料,常采用拉伸法制備平板膜和熱致相分離制中空纖維膜耐酸堿、耐微生物侵蝕、通量大，但熱穩(wěn)定性和耐光性差。主要用于制備超濾膜膜分離工程第二章膜材料與制備135聚烯烴類耐酸堿性、耐溶劑性和耐熱性好；聚丙烯聚氯乙烯微濾膜6芳香聚合物聚碳酸酯聚酯主要用于核徑跡刻蝕法制核孔微濾膜，也是氣體分離（氧/氮）膜化學穩(wěn)定性好，吸濕性小，強度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、耐溶劑性能好。主要用作多種膜組件的襯布和支撐體膜分離工程第二章膜材料與制備146芳香聚合物聚碳酸酯聚酯主要用于核徑跡刻蝕法制核孔微濾膜，也7含氟聚合物聚四氟乙烯聚偏氟乙烯憎水性強；耐強酸強堿侵蝕；耐熱性好。適合處理蒸汽和腐蝕性液體?；瘜W穩(wěn)定性好，耐強酸強堿及溶劑侵蝕；耐熱性能好。親水性差?？梢圆捎孟噢D(zhuǎn)化法制備超濾膜和微濾膜通過拉伸和熱致相分離法制備膜蒸餾用膜膜分離工程第二章膜材料與制備157含氟聚合物聚四氟乙烯聚偏氟乙烯憎水性強；耐強酸強堿侵蝕；耐8含硅聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚三甲基硅烷基丙炔（PTMSP）低溫固化硅橡膠主要用于氣體分離膜的皮層，具有較好的透氣性和選擇性化學穩(wěn)定性好，耐強酸強堿及溶劑侵蝕；耐熱性能好。親水性差。膜分離工程第二章膜材料與制備168含硅聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚三甲基硅烷基丙炔（P膜的制備要求：（1）透過速度（2）選擇性（3）機械強度（4）穩(wěn)定性膜分離工程第二章膜材料與制備17膜的制備要求：膜分離工程第二章膜材料與制備17膜的結(jié)構(gòu)分類

按膜的結(jié)構(gòu)分為：對稱膜(SymmetricMembrane)非對稱膜(AsymmetricMembrane)復合膜(CompositeMembrane)膜分離工程第二章膜材料與制備18膜的結(jié)構(gòu)分類膜分離工程第二章膜材料與制備18對稱膜厚度10-200μm。致密膜孔徑在1.5nm以下，而微孔膜是相對致密膜而言，其孔徑大于1.5nm。非對稱膜由厚度0.1-1μm的致密皮層和厚度50-200μm的多孔支撐層構(gòu)成。分為非對稱膜和復合膜。二者區(qū)別：復合膜致密皮層和支撐層不是一次同時形成，而是分兩次制成；皮層的材料一般與支撐層材料不同。膜分離工程第二章膜材料與制備19對稱膜厚度10-200μm。致密膜孔徑在1.5nm以下，而微膜制備方法

高分子膜的制備方法很多，如熱壓成型法，相轉(zhuǎn)化法、浸涂法、輻照法、表面化學改性法、拉伸成孔法、核徑跡法、動力形成法等。無機膜的制備方法，主要有溶膠—凝膠法、燒結(jié)法、化學沉淀法等。膜分離工程第二章膜材料與制備20膜制備方法高分子膜的制備方法很多，如熱壓成型高分子膜的制備對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備21高分子膜的制備對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備21微孔膜的制備⑴拉伸法當聚合物處于半結(jié)晶狀態(tài)，內(nèi)部存在晶區(qū)和非晶區(qū)時，兩個區(qū)的力學性質(zhì)是不同的，當聚合物受到拉伸力量，非晶區(qū)受到過度拉伸致使局部斷裂形成微孔，晶區(qū)則作為微孔區(qū)的骨架得以保存形成拉伸半晶體膜高聚物熔體擠出→沿擠出方向形成平行排列的微晶→熱處理使結(jié)構(gòu)進一步完善→冷拉伸致孔→熱定型。膜分離工程第二章膜材料與制備22微孔膜的制備⑴拉伸法當聚合物處于半結(jié)晶狀態(tài)，內(nèi)膜分離工程第二章膜材料與制備23膜分離工程第二章膜材料與制備23形成半晶態(tài)聚合物是拉伸法的關(guān)鍵

牽伸倍數(shù)和牽伸溫度對于形成微孔尺寸和孔隙率是很重要的。

結(jié)晶的變化和結(jié)晶形態(tài)的變化是能否形成微孔及微孔大小的決定因素。膜分離工程第二章膜材料與制備24形成半晶態(tài)聚合物是拉伸法的關(guān)鍵牽伸倍數(shù)和牽伸溫度對于形成微微孔膜的制備⑵燒結(jié)法將粉狀聚合物或金屬粉均勻加熱，控制溫度和壓力，使粉粒間存在一定空隙，只使粉粒的表面熔融但并不全熔，從而相互粘結(jié)形成多孔的薄層或管狀結(jié)構(gòu)。膜孔徑的大小，由原料粉的粒度及澆結(jié)溫度來控制。此法多用于聚乙烯、聚四氟乙烯、金屬粉末等膜材料。膜分離工程第二章膜材料與制備25微孔膜的制備⑵燒結(jié)法將粉狀聚合物或金屬粉均勻加微孔膜的制備⑶核徑跡刻蝕法高分子薄膜在垂直方向受到同位素裂變碎片或重粒子加速器放出的帶電粒子的轟擊，聚合物分子的長鏈斷裂。由于在斷裂處形成活性很高的化學反應能力，能夠優(yōu)先被化學蝕刻劑所溶解，形成蝕穿的孔洞。膜孔的大小由侵蝕的程度來控制。a.輻照刻蝕b.刻蝕NaOH膜分離工程第二章膜材料與制備26微孔膜的制備⑶核徑跡刻蝕法高分子薄膜在垂直方向核孔膜的特點：核孔膜的篩孔是園柱形，基本與膜面垂直孔徑均勻孔隙率一般在10%左右，對產(chǎn)品吸附量小核孔膜透明，表面平滑核孔膜一般有較好的化學穩(wěn)定性膜分離工程第二章膜材料與制備27核孔膜的特點：核孔膜的篩孔是園柱形，基本與膜面垂直膜分離工微孔膜的制備（4）溶出法

溶出法指在制膜基材中混入某些可溶出的高分子或其他可溶性水溶性固體添加劑，成膜后將母體浸入水浴或某些溶劑中，將這些混入物質(zhì)浸取出來而致孔。如PEG、醇類、酯類等膜分離工程第二章膜材料與制備28微孔膜的制備（4）溶出法溶出法指在制膜基材中混入致密膜的制備溶劑蒸發(fā)法壓延法拉伸法膜分離工程第二章膜材料與制備29致密膜的制備溶劑蒸發(fā)法膜分離工程第二章膜材料與制備29溶劑蒸發(fā)法溶劑蒸發(fā)法（溶液澆鑄法）即：將膜材料用適當溶劑溶解，制成均勻的鑄膜液，將其傾倒在鑄膜板上，用特制刮刀使之鋪展成具有一定厚度的均勻薄層，然后移至特定環(huán)境中讓溶劑完全揮發(fā)，從而形成均勻的薄膜膜分離工程第二章膜材料與制備30溶劑蒸發(fā)法膜分離工程第二章膜材料與制備30高分子膜的制備非對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備31高分子膜的制備非對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備31相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法是聚合物從溶液中沉析成固體的過程中從一個均相液態(tài)轉(zhuǎn)變成兩個液態(tài)（液—液分相）而引發(fā)的形成聚合物濃相和聚合物稀相，濃相最終發(fā)展成膜本體，稀相轉(zhuǎn)化成孔道。聚合物溶液（溶膠）聚合物稀相→孔聚合物濃相→膜本體常用的有熱凝膠法和浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備32相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法是聚合物從溶液中沉析成固體的過程聚合物溶劑添加劑均質(zhì)制膜液流涎法制成平板型、圓管型；紡絲法制成中空纖維蒸出部分溶劑凝固液浸漬水洗后處理非對稱膜圖L—S法制備分離膜工藝流程框圖膜分離工程第二章膜材料與制備33聚合物溶劑添加劑均質(zhì)制膜液流涎法制成平板型、圓管型；紡絲法制相轉(zhuǎn)變制膜不對稱膜通常用相轉(zhuǎn)變法(phaseinversionmethod)制造，其步驟如下：1．將高聚物溶于一種溶劑中；2．將得到溶液澆注成薄膜；3．將薄膜浸入沉淀劑（通常為水或水溶液）中，均勻的高聚物溶液分離成兩相，一相為富含高聚物的凝膠，形成膜的骨架，而另一相為富含溶劑的液相，形成膜中空隙。膜分離工程第二章膜材料與制備34相轉(zhuǎn)變制膜不對稱膜通常用相轉(zhuǎn)變法(phaseinversi膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要決定于動力學因素。當高聚物溶液緩慢沉淀時，得出的是海綿狀結(jié)構(gòu)(RO膜).當快速形成凝膠時，得出的是手指狀結(jié)構(gòu)(UF膜).膜分離工程第二章膜材料與制備35膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備35熱凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備36熱凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備36浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備37浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備37膜分離工程第二章膜材料與制備38膜分離工程第二章膜材料與制備38膜分離工程第二章膜材料與制備39膜分離工程第二章膜材料與制備39膜分離工程第二章膜材料與制備40膜分離工程第二章膜材料與制備40浸沒沉淀法制膜液凝膠浴聚合物10-40%溶劑60-90%致孔劑10-30%水溶劑必須能溶解聚合物，且與凝膠介質(zhì)水混溶，與其他組分不起化學反應。在常溫下制膜，溶劑最好是低沸點的極性溶劑。致孔劑必須溶于溶劑，且與凝膠介質(zhì)水混溶。致孔劑最好是高沸點的極性物質(zhì)。膜分離工程第二章膜材料與制備41浸沒沉淀法制膜液凝膠浴聚合物10-40%溶劑60-90膜材料的選擇-溶解度參數(shù)高分子材料在溶劑中溶解?Gm=?Hm-T?Sm(1)?Gm、?Hm、?Sm——分別為高分子與溶劑分子混合的Gibbs混合自由能、混合熱和混合熵；T——溶解溫度?E-液體分子的內(nèi)聚能，即將1mol液體所含分子全部分開時，為克服分子間作用力所必須的能量；V1，V2-組分1和2的摩爾體積；φ1φ2-組分1和2的體積分率最常用的材料物化特征參數(shù)，對溶劑相轉(zhuǎn)化制備高分子膜具有重要的指導作用，是選擇溶劑、添加劑和凝膠劑的主要參考參數(shù)。膜分離工程第二章膜材料與制備42膜材料的選擇-溶解度參數(shù)高分子材料在溶劑中溶解?Gm=?膜材料的選擇-溶解度參數(shù)定義溶解度參數(shù)分別表示總?cè)芙舛葏?shù)的色散分量、偶極分量和氫鍵分量膜分離工程第二章膜材料與制備43膜材料的選擇-溶解度參數(shù)定義溶解度參數(shù)分別表示總?cè)芙舛葏?shù)的溶解度參數(shù)計算Ecoh,i,Vi,Fd,i,Fp,i,Eh,i,Vg,i等分別是各結(jié)構(gòu)單元i的分量膜分離工程第二章膜材料與制備44溶解度參數(shù)計算Ecoh,i,Vi,Fd,i,Fp,i,Eh,例題：聚酰胺酰肼的重復單元已知三種結(jié)構(gòu)基團對摩爾體積和溶解度參數(shù)的貢獻計算氫鍵溶解度參數(shù)δh色散溶解度參數(shù)δd和總?cè)芙舛葏?shù)δsp膜分離工程第二章膜材料與制備45例題：聚酰胺酰肼已知三種結(jié)構(gòu)基團對摩爾體積和溶解度參數(shù)的貢獻解:膜分離工程第二章膜材料與制備46解:膜分離工程第二章膜材料與制備46溶解度參數(shù)與材料性能的關(guān)聯(lián)材料的溶解性：相似者相溶材料的親水性：高分子材料的含水率隨著溶解度參數(shù)增加而上升。膜分離工程第二章膜材料與制備47溶解度參數(shù)與材料性能的關(guān)聯(lián)材料的溶解性：相似者相溶膜分離工程溶解度參數(shù)與溶劑的選擇溶解度參數(shù)是目前選擇溶劑的主要方法。高分子材料的溶解度參數(shù)與溶劑的溶解度參數(shù)之差的絕對值，高分子即溶解。上述關(guān)系對于非極性分子、無放熱和吸體系是適用的。但是對分子極性較強的體系，如生成氫鍵，有放熱的體系，就不能簡單地采用上述關(guān)系，而需將溶解參數(shù)與氫鍵結(jié)合起來考慮。膜分離工程第二章膜材料與制備48溶解度參數(shù)與溶劑的選擇溶解度參數(shù)是目前選擇溶劑的主要方法。高溶解度參數(shù)與溶劑的選擇首先考慮聚合物與溶劑的溶解度參數(shù)和極性。溶解度參數(shù)相近的相溶，極性相近的相溶，兩者結(jié)合起來考慮，準確性一般可達95%；其次考慮聚合物與溶劑的相互作用參數(shù)小于1/2的原則。一種聚合物選定后在選擇溶劑時，一般遵循下列原則：膜分離工程第二章膜材料與制備49溶解度參數(shù)與溶劑的選擇首先考慮聚合物與溶劑的溶解度參數(shù)和極性膜分離工程第二章膜材料與制備50膜分離工程第二章膜材料與制備50相轉(zhuǎn)化法成膜機理與相圖分析由相轉(zhuǎn)化法的濕法成形的聚合物膜在分離膜中有舉足輕重的地位，膜的微觀結(jié)構(gòu)與相轉(zhuǎn)化過程密切相關(guān)，人們通過改變成形條件來制備各種不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的此類膜,并廣泛應用于反滲透、透析、超濾、納濾及氣體分離等多種膜過程中，如何控制膜的微觀結(jié)構(gòu)，必須從熱力學和動力學入手。膜分離工程第二章膜材料與制備51相轉(zhuǎn)化法成膜機理與相圖分析膜分離工程第二章膜材料與制備51相轉(zhuǎn)化的熱力學描述聚合物－溶劑－凝膠劑三元組分發(fā)生相分離的區(qū)域，以此來考查體系在成形過程中所處狀態(tài)。通過濁度滴定法來測定，得到的僅僅是很小部分的聚合物體系的相分離線，因為只有對于粘度不大的聚合物溶液(一般為1%)進行凝膠劑滴定，才能較準確地表示出熱力學相平衡線。對于物質(zhì)的濃度相對較高的體系，只有從高聚物溶液的熱力學性質(zhì)出發(fā)，借助于Flory-Huggins理論來描繪出體系的熱力學相圖。膜分離工程第二章膜材料與制備52相轉(zhuǎn)化的熱力學描述膜分離工程第二章膜材料與制備52在熱力學相圖中溫度不同，的曲線也不同，將每一溫度相對應極小值、拐點在溫度-組成的圖中表達出來：雙節(jié)線（極小值）:旋節(jié)線（拐點）：膜分離工程第二章膜材料與制備53在熱力學相圖中溫度不同，的曲線也不同，將每一溫度相對聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系分相機理

徐銅文《膜化學與技術(shù)教程》（P87-88）1.旋節(jié)分離機理體系組成處于旋節(jié)線內(nèi)，熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，分相自發(fā)進行。

2.成核及生長機理體系處于亞穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)定微核形成后逐漸長大形成分層膜分離工程第二章膜材料與制備54聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系分相機理

徐銅文《膜化學與技術(shù)教聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的相圖膜分離工程第二章膜材料與制備55聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的相圖膜分離工程第二章膜材料與制左圖表明：在CP點，雙節(jié)線與旋節(jié)線相交，此處共軛兩相組成相同由于旋節(jié)線（虛線）的存在，聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的兩相區(qū)域被分為兩部分：在旋節(jié)線區(qū)域，體系不穩(wěn)定，相分離屬于旋節(jié)分離機理；在旋節(jié)線-雙節(jié)線之間區(qū)域，體系處于亞穩(wěn)態(tài)，按成核及成長機理進行相分離。膜分離工程第二章膜材料與制備56左圖表明：膜分離工程第二章膜材料與制備56右圖中：1、高聚物稀相核（白）以閉合的胞元分散在高聚物濃相中2、由旋節(jié)分離而形成的高聚物濃相（黑）與高聚物稀相（白）的互穿網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)3、完整性較差的高聚物濃相核（黑）分散在高聚物稀相（白）之中。膜分離工程第二章膜材料與制備57右圖中：膜分離工程第二章膜材料與制備57凝膠過程動力學相轉(zhuǎn)化濕法成膜是一個動態(tài)變化的過程。由于溶劑與凝膠劑的相互擴散，在不同時刻、不同位置、鑄膜液整個斷面結(jié)構(gòu)在不同的區(qū)域內(nèi)會以不同的分離機理進行相分離。瞬時相分離（spontaneousdemixing）和延遲相分離(delaydemixing)。前者是指溶劑與凝膠劑的雙擴散迅速引起鑄膜液發(fā)生相分離的過程；后者指溶劑與凝膠劑的雙擴散要經(jīng)過一段時間后才引起鑄膜液發(fā)生相分離的過程。膜分離工程第二章膜材料與制備58凝膠過程動力學相轉(zhuǎn)化濕法成膜是一個動態(tài)變化的過程。由于溶劑與一般來講，瞬時液-液分層可得到多孔性皮層，適合于多孔膜（超濾/微濾膜）的制備；而延遲液-液分層適合于致密膜（氣體分離/滲透汽化膜）的制備?？赏ㄟ^數(shù)值計算、透光性測量或肉眼觀測來判斷瞬時分層和延遲分層。膜分離工程第二章膜材料與制備59一般來講，瞬時液-液分層可得到多孔性皮層，適合于多孔膜（超濾孔的結(jié)構(gòu)與分離機理膜分離工程第二章膜材料與制備60孔的結(jié)構(gòu)與分離機理膜分離工程第二章膜材料與制備60濕法成膜過程的相圖解析示例醋酸纖維素S固相D膜的組成L液相制膜液組成膜分離工程第二章膜材料與制備61濕法成膜過程的相圖解析示例醋酸纖維素S固相D膜的組成L液相制當組成A的制膜液在水中浸漬中，水逐漸滲入到制膜液中，同時溶劑向水中擴散，最終形成了組成為D的膜，D點表示的是高分子－水的平均組成。由于膜是非對稱結(jié)構(gòu)，因此表面致密層高分子水的組成與下部多孔層不同，在D點分離的二相，固相S是構(gòu)成多孔高分子膜的醋酸纖維素，液相L為充滿在毛細孔中的水。從A到D可以通過不同的途徑，如圖中A-B-D或A-C-D等，這是由前述的高分子相分離的動力學所決定。膜分離工程第二章膜材料與制備62當組成A的制膜液在水中浸漬中，水逐漸滲入到制膜液中，同時溶劑溶劑交換速度膜分離工程第二章膜材料與制備63溶劑交換速度膜分離工程第二章膜材料與制備63最終得到膜的組成，即D點表示的高分子-水的重量比取決于：一、制膜液中醋酸纖維素的含量，即A點的位置二、水向制膜液滲入和溶劑從制膜液向水中擴散的相對速度。該因素決定了三元相圖中制膜液凝膠化的途徑上圖表明不同水滲入速度和溶劑擴散速度對成膜結(jié)構(gòu)的影響。A-D對應于水的滲透速度比溶劑擴散速度慢的情況；A-E與兩者快慢相反；A-F兩者速度相同在制膜液中加入不同添加劑，會影響水的滲入和溶劑擴散的相對速度。調(diào)節(jié)適宜的相對速度，使D點含水量在50%~70%之間可以獲得良好性質(zhì)的膜膜分離工程第二章膜材料與制備64最終得到膜的組成，即D點表示的高分子-水的重量比取決于：膜分添加劑

?定義：相轉(zhuǎn)化制膜中，若針對某一高分子選擇合適的溶劑，僅將高分子溶液流涎成膜，溶劑全部蒸發(fā)，得到的幾乎是沒有透過性能的均質(zhì)致密膜。為了制備不同結(jié)構(gòu)特別是不同孔徑進而獲得不同通量的膜，往往需要把一些單組分或多組分的有機或無機物均勻地溶解在高分子溶液中，然后流涎成膜并使溶劑部分蒸發(fā)和凝膠成膜。這樣會得到不對稱具有孔結(jié)構(gòu)的半透膜，通常把這種有機或無機物稱為添加劑，或稱為致孔劑和溶脹劑。?作用：致孔、助溶、改變網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備65添加劑

?定義：相轉(zhuǎn)化制膜中，若針對某一高分子選擇合適的溶分相路徑的影響因素?膜液組成：溶劑、添加劑、聚合物?成膜條件：溫度、濕度、放置時間?非溶劑組成、種類膜分離工程第二章膜材料與制備66分相路徑的影響因素?膜液組成：溶劑、添加劑、聚合物膜分離工不同濃度PSf－NMP溶液在水和異丙醇凝膠所得膜的斷面照片膜分離工程第二章膜材料與制備67不同濃度PSf－NMP溶液在水和異丙醇凝膠所得膜的斷面照片膜濕法成膜相圖分析小結(jié)?配制二組分溶劑-聚合物溶液?滴定法或其他方法確定溶劑、聚合物、非溶劑的三元相圖?確定膜液初始組成?確定分離機理：旋結(jié)/成核、瞬時/延遲?根據(jù)相圖確定分相路線和成膜結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備68濕法成膜相圖分析小結(jié)?配制二組分溶劑-聚合物溶液膜分離工程復合膜的制備復合膜是以多孔膜為基膜,（通常由相轉(zhuǎn)化法制備）在其表面復合厚度僅0.1-0.25μm左右的致密分離層。

消除了不對稱膜過度區(qū)易壓密的缺陷。致密層選擇一種脫鹽性能最優(yōu)的材料，對支撐層選擇另一種機械強度高的材料。膜分離工程第二章膜材料與制備69復合膜的制備復合膜是以多孔膜為基膜,膜分離工程第二章膜復合膜的制備界面聚合法原位聚合法浸涂法等離子體聚合法膜分離工程第二章膜材料與制備70復合膜的制備界面聚合法膜分離工程第二章膜材料與制備70界面聚合法通常將支撐體（超、微濾膜）浸入含活潑單體或預聚物（最常用的是胺類）水溶液中，然后將此膜再浸入另一個含另一種活潑單體（通常是酰氯）的與水不溶的溶劑中，則兩種活潑單體在兩相界面反應形成致密皮層。膜分離工程第二章膜材料與制備71界面聚合法通常將支撐體（超、微濾膜）浸入含活潑單體或預聚物（原位聚合法是將支撐層浸入含催化劑并在高溫下能迅速聚合的單體稀溶液中；取出支撐層并除去過量單體稀溶液，在高溫下進行催化聚合。膜分離工程第二章膜材料與制備72原位聚合法是將支撐層浸入含催化劑并在高溫下能迅速聚合的單體稀浸涂法是將不對稱膜浸入含聚合物、預聚物或單體的涂膜液中（涂膜液溶質(zhì)含量一般<1%），取出不對稱膜，加熱，使溶劑蒸發(fā)并發(fā)生交聯(lián)膜分離工程第二章膜材料與制備73浸涂法是將不對稱膜浸入含聚合物、預聚物或單體的涂膜液中（涂膜等離子體聚合法是通過高電壓下放電，使氣體電離，與進入反應器的反應物碰撞變成各種自由基，并發(fā)生反應，當生成物分子量足夠大時，便會沉淀出來形成膜。膜分離工程第二章膜材料與制備74等離子體聚合法是通過高電壓下放電，使氣體電離，與進入反應器的無機膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備75無機膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備75溶膠-凝膠法通常以金屬醇鹽為原料，經(jīng)有機溶劑溶解后，在水中通過強烈快速攪拌進行水解，水解混合物經(jīng)脫醇后，在90-100℃以適量的酸(PH<1.1)使沉淀膠溶，溶膠經(jīng)低溫干燥形成凝膠，控制一定的溫度與濕度繼續(xù)干燥制成膜，凝膠膜再經(jīng)高溫熔燒制成具有陶瓷特性的氧化物膜。異丙醇鋁→加酸水解、陳化→溶膠→涂膜、干燥→凝膠→熱處理→陶瓷膜溶膠一凝膠過程可以制備具備超濾性質(zhì)的中孔層。膜分離工程第二章膜材料與制備76溶膠-凝膠法通常以金屬醇鹽為原料，經(jīng)有機溶劑溶解后，在水中通膜的型式a.平板膜b.管式膜b.中空纖維膜膜分離工程第二章膜材料與制備77膜的型式a.平板膜b.管式膜b.中空纖維膜膜分離工程第膜組件(Module)膜裝置由膜組件(Module)構(gòu)成。膜組件一般包括膜、膜的支撐體或連接物、與膜組件中流體分布有關(guān)的流道、膜的密封、外殼以及外接口等。膜組件的基本要求：流體分布均勻，無死角；具有良好的機械穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；裝填密度大；制造成本低；易于清洗；壓力損失?。挥欣诮档蛡鬟f阻力。膜分離工程第二章膜材料與制備78膜組件(Module)膜裝置由膜組件(Module)構(gòu)成。膜膜組件常見的膜組件有四種類型：

①板框式②螺旋卷式③管式④中空纖維式膜分離工程第二章膜材料與制備79膜組件常見的膜組件有四種類型：膜分離工程第二章膜材料與制備板框式膜組件這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機類似，由膜、支承板、隔板交替重疊組成。濾膜復合在剛性多孔支撐板上，料液從膜面流過時，透過液從支撐板的下部孔道中匯集排出。優(yōu)點:

組裝方便，膜的清洗更換容易，料液流通截面較大，不易堵塞。缺點:單位體積膜表面積小，需密封的邊界線長

膜分離工程第二章膜材料與制備80板框式膜組件這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機類似，由膜截留液透過液料液膜支撐板隔板平板式膜組件膜分離工程第二章膜材料與制備81截留液透過液料液膜隔板平板式膜組件膜分離工程第二章膜材料與膜分離工程第二章膜材料與制備82膜分離工程第二章膜材料與制備82螺旋卷式膜組件將膜、支撐材料、膜間隔材料依次疊好，圍繞一中心管卷緊即成一個膜組。料液在膜表面通過間隔材料沿軸向流動，透過液沿螺旋形流向中心管。優(yōu)點:卷式膜組件應用比較廣泛、與板框式相比，卷式組件的設(shè)備比較緊湊、單位體積內(nèi)的膜面積大，湍流狀況好，適用于反滲透；缺點:清洗不方便，尤其是易堵塞，限制了其發(fā)展。

膜分離工程第二章膜材料與制備83螺旋卷式膜組件將膜、支撐材料、膜間隔材料依次疊好，圍繞一中心膜分離工程第二章膜材料與制備84膜分離工程第二章膜材料與制備84密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層膜分離工程第二章膜材料與制備85密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖膜分離工程第二章膜材料與制備86膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖膜分離透析液濃縮液料液膜組件與外殼之間的密封多孔收集管膜的保護層隔離網(wǎng)透析液的收集系統(tǒng)膜螺旋卷式膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備87透析液濃縮液料液膜組件與外殼之間的密封多孔收集管隔離網(wǎng)進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液膜組件的組裝示意圖膜分離工程第二章膜材料與制備88進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液膜組件的組裝管式膜組件管式膜組件由管式膜制成，管內(nèi)與管外分別走料液與透過液，管式膜的排列形式有列管、排管或盤管等。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，適應性強，清洗方便，耐高壓，適宜于處理高黏度及固體含量較高的料液。缺點:管式膜組件的缺點是單位體積膜組件的膜面積小，保留體積大，壓力降大。膜分離工程第二章膜材料與制備89管式膜組件管式膜組件由管式膜制成，管內(nèi)與管外分別走料液與透過組件的進出料示意圖多通道組件組件外殼滲透液原料液滲透液滲余液滲透液墊圈膜分離工程第二章膜材料與制備90組件的進出料示意圖多通道組件組件外殼滲透液原料液滲透液滲余液中空纖維膜組件由數(shù)百至上萬根中空纖維膜固定在圓形容器內(nèi)構(gòu)成。內(nèi)徑為40-80um膜稱中空纖維膜，0.25-2.5mm膜稱毛細管膜。前者耐壓，常用于反滲透。后者用于微、超濾料液流向：采用內(nèi)壓式時為防止堵塞，對料液預處理要求較高；采用外壓式時，凝膠層控制較困難。優(yōu)點:設(shè)備緊湊，單位設(shè)備體積內(nèi)的膜面積大(高達16000～30000)缺點:中空纖維內(nèi)徑小，阻力大，易堵塞，膜污染難除去，因此對料液處理要求高。膜分離工程第二章膜材料與制備91中空纖維膜組件由數(shù)百至上萬根中空纖維膜固定在圓形容器內(nèi)構(gòu)成中空纖維構(gòu)造中空纖維式膜組件膜分離工程第二章膜材料與制備92中空纖維構(gòu)造中空纖維式膜組件膜分離工程第二章膜材料與制備92管式、中空纖維式、螺旋卷繞式和平板式膜分離工程第二章膜材料與制備93管式、中空纖維式、螺旋卷繞式和平板式膜分離工程第二章膜材料與組件性能比較膜分離工程第二章膜材料與制備94組件性能比較膜分離工程第二章膜材料與制備941.分離性能截留率脫鹽率分離系數(shù)（C′:為透過側(cè)O2、N2的濃度C:為物料側(cè)O2、N2的濃度)膜性能表征膜分離工程第二章膜材料與制備951.分離性能截留率脫鹽率分離系數(shù)（C′:為透過側(cè)O2、N22.透過性能一般處理水體的膜以純水通量來表征3.膜的物化性能機械強度、熱穩(wěn)定性、耐化學試劑性能、耐菌性、親疏水性、表面電位等。膜分離工程第二章膜材料與制備962.透過性能一般處理水體的膜以純水通量來表征3.膜的物4.有孔膜孔徑的表征

大小不勻，近于泊松分布—平均孔徑

非園柱狀，迷宮式

非對稱式，相轉(zhuǎn)化法表層多為致密皮層膜分離工程第二章膜材料與制備974.有孔膜孔徑的表征大小不勻，近于泊松分布—平均孔徑膜孔徑測量流速法泡點法壓汞法電鏡法BET法標準物法膜分離工程第二章膜材料與制備98孔徑測量流速法膜分離工程第二章膜材料與制備98流速法測平均孔徑：依據(jù)是Hagen-Poiseuille方程假定膜孔徑一致，為垂直膜面的園柱形孔μ：流體粘度Pa·sΔx：膜厚mA：膜面積m2Δp：壓差PaQ：濾出液量m3/st：過濾時間sPr：孔隙率K：彎曲率因子其中：：濕膜質(zhì)量kg，：干膜質(zhì)量kg，：水的密度kg/m3：膜的表觀體積m3膜分離工程第二章膜材料與制備99流速法測平均孔徑：依據(jù)是Hagen-Poiseuille方程泡點法：表征膜最大孔徑的方法泡點壓力與膜孔徑間關(guān)系Contor方程表示式中膜孔直徑μm液體表面張力N/m氣體壓力Pa液體與孔壁間的接觸角（°）孔形修正因子膜分離工程第二章膜材料與制備100泡點法：表征膜最大孔徑的方法泡點壓力與膜孔徑間關(guān)系Conto膜分離工程第二章膜材料與制備101膜分離工程第二章膜材料與制備101壓汞法：測定在壓汞儀中進行P：外加壓力kg/cm2γ：在給定壓力P下，汞能進入孔中的最大半徑10-10m采用壓汞法測定膜孔徑分布的函數(shù)D為Vg：膜的比孔容積V：孔半徑小于γ的孔容積膜分離工程第二章膜材料與制備102壓汞法：測定在壓汞儀中進行P：外加壓力kg/cm2γ電鏡法電鏡考察膜的孔徑及膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以獲得孔徑，孔徑分布，孔隙率等結(jié)果膜分離工程第二章膜材料與制備103電鏡法電鏡考察膜的孔徑及膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以獲BET法氣體吸附—脫附是測定多孔材料中孔徑和孔徑分布的常用方法。當相對壓力較低時，惰性氣體分子（如N2）在膜孔壁上形成一層薄的吸附層，吸附層厚度t可用Halsey方程描述式中x：P/p0t：吸附層厚度?（1?0.1nm）膜分離工程第二章膜材料與制備104BET法氣體吸附—脫附是測定多孔材料中孔徑和通過Kelvin方程可以得到P:測量壓力P0：飽和蒸氣壓θ：液氮與膜孔壁之間的接觸角V：液氮的摩爾體積因此實際孔的半徑為r：液氮的表面漲力rk:孔半徑R：氣體常數(shù)T：絕對溫度膜分離工程第二章膜材料與制備105通過Kelvin方程可以得到P:測量壓力因此實際孔的半標準物法

根據(jù)已知顆粒直徑的物質(zhì)進行過濾，檢查它們是否通過膜孔而估算出孔徑大小的方法，主要用于微孔濾膜孔徑測定。

根據(jù)Stokes-Einstein法則和聚乙二醇（PEG）擴散系數(shù)的實例值，可按下式求出PEGStokes半徑從而大致給出截留分子量與UF膜孔徑的關(guān)系rs=0.045M0.44式中rs：PEGStokes半徑M：截留分子量膜分離工程第二章膜材料與制備106標準物法根據(jù)已知顆粒直徑的物質(zhì)進行過濾，檢查演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/11/29膜分離工程第二章膜材料與制備演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew107膜分離工程第二章膜材料與制備2022/11/29膜分離工程第二章膜材料與制備膜分離工程第二章膜材料與制備2022/11/27膜分離工程第108膜材料的特性對于不同種類的膜都有一些基本要求：耐壓：膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較高的壓力，一般模操作的壓力范圍在0.1~0.5MPa，反滲透膜的壓力更高，約為1~10MPa耐高溫:高通量帶來的溫度升高和清洗的需要耐酸堿：防止分離過程中，以及清洗過程中的水解；化學相容性：保持膜的穩(wěn)定性；生物相容性：防止生物大分子的變性；成本低；膜分離工程第二章膜材料與制備109膜材料的特性對于不同種類的膜都有一些基本要求：膜分離工程第二無機膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備110無機膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備3無機膜多以金屬及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷為材料。從結(jié)構(gòu)上可分為致密膜、多孔膜和復合非對稱修正膜三種。以陶瓷材料的微濾膜最常用。多孔陶瓷膜主要利用氧化鋁、硅膠、氧化鋯和鈦等陶瓷微粒燒結(jié)而成，膜厚方向上不對稱。優(yōu)點：機械強度高、耐高溫、耐化學試劑和有機溶劑。缺點：不易加工，造價高。膜分離工程第二章膜材料與制備111無機膜多以金屬及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷為材料。從結(jié)構(gòu)上可分有機高分子膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備112有機高分子膜材料膜分離工程第二章膜材料與制備5膜材料-不同的膜分離技術(shù)微濾膜：硝酸/醋酸纖維，聚氟乙烯，聚丙烯，超濾膜：聚砜，硝酸纖維，醋酸纖維反滲透膜：醋酸纖維素衍生物，聚酰胺納濾膜：聚電解質(zhì)+聚酰胺、聚醚砜透析：醋酸纖維、聚丙烯腈、聚酰胺電滲析：離子交換樹脂滲透蒸發(fā)：彈性態(tài)或玻璃態(tài)聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺膜分離工程第二章膜材料與制備113膜材料-不同的膜分離技術(shù)微濾膜：硝酸/醋酸纖維，聚氟乙烯1醋酸纖維素親水性好,利于減輕膜污染；可制備從反滲透到微濾不同孔徑的膜并具有較高通量；成膜性能好，易于制備成本低、無毒。操作溫度范圍窄（30℃）pH范圍窄，一般為3-6，以防止水解；與氯作用，壽命降低；膜有壓實現(xiàn)象，高壓下通量降低；易被生物降解優(yōu)點缺點二醋酸纖維素（CA）三醋酸纖維素（CTA）

常用來制備非對稱反滲透膜，也可制備卷式超濾膜和納濾膜。膜分離工程第二章膜材料與制備1141醋酸纖維素親水性好,利于減輕膜污染；操作溫度范圍窄（30℃醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑（8－10）×10－10m過渡層，孔徑200×10－10m多孔層，孔徑（1000－4000）×10－10m1%膜分離工程第二章膜材料與制備115醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99％表皮層，孔徑過渡層，孔徑多孔層2聚砜類化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、醇和脂肪烴；pH范圍寬（1-13），利于膜清洗；耐熱性好（使用溫度可達75度），利于消毒；耐氯性和抗氧化性較好；具有較寬的孔徑范圍(1nm-0.2μm)具有疏水性，易污染；耐壓能力較差。優(yōu)點缺點

可制備超濾膜、微濾膜和復合膜的多孔支撐膜，可制成不同的組件形式。膜分離工程第二章膜材料與制備1162聚砜類化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、醇和脂肪烴；具有疏水性，易污3芳香聚酰胺(PA)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量；機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性較好；pH范圍寬（4-11）；操作壓力要求低耐氯性能較差；易被蛋白類溶質(zhì)污染。優(yōu)點缺點

可制備反滲透復合膜。膜分離工程第二章膜材料與制備1173芳香聚酰胺(PA)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子4聚酰亞胺(PI)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量；熱穩(wěn)定性較好(耐溫125度)；pH范圍寬（4-11）；耐氯性能較差；易污染。優(yōu)點缺點

可制備反滲透復合膜、超濾膜和氣體分離膜。膜分離工程第二章膜材料與制備1184聚酰亞胺(PI)高吸水性，具有較高的通量和較低的截留分子量5聚烯烴類化學性能穩(wěn)定;耐熱性好親水性差聚丙烯啨聚乙烯重要的超濾和微濾膜材料,也可制備滲透汽化膜低密度聚乙烯可通過熱致相分離和拉伸方法成膜化學性能穩(wěn)定;耐有機物污染、通量大，但耐溫性差。高密度聚乙烯可通過燒結(jié)法制備微濾膜耐溶劑性、透氣性、透濕性、機械性能較好，電性能差。膜分離工程第二章膜材料與制備1195聚烯烴類化學性能穩(wěn)定;耐熱性好聚丙烯啨聚乙烯重要的超濾和微5聚烯烴類耐酸堿性、耐溶劑性和耐熱性好；親水性差聚丙烯聚氯乙烯微濾膜材料,常采用拉伸法制備平板膜和熱致相分離制中空纖維膜耐酸堿、耐微生物侵蝕、通量大，但熱穩(wěn)定性和耐光性差。主要用于制備超濾膜膜分離工程第二章膜材料與制備1205聚烯烴類耐酸堿性、耐溶劑性和耐熱性好；聚丙烯聚氯乙烯微濾膜6芳香聚合物聚碳酸酯聚酯主要用于核徑跡刻蝕法制核孔微濾膜，也是氣體分離（氧/氮）膜化學穩(wěn)定性好，吸濕性小，強度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、耐溶劑性能好。主要用作多種膜組件的襯布和支撐體膜分離工程第二章膜材料與制備1216芳香聚合物聚碳酸酯聚酯主要用于核徑跡刻蝕法制核孔微濾膜，也7含氟聚合物聚四氟乙烯聚偏氟乙烯憎水性強；耐強酸強堿侵蝕；耐熱性好。適合處理蒸汽和腐蝕性液體?；瘜W穩(wěn)定性好，耐強酸強堿及溶劑侵蝕；耐熱性能好。親水性差?？梢圆捎孟噢D(zhuǎn)化法制備超濾膜和微濾膜通過拉伸和熱致相分離法制備膜蒸餾用膜膜分離工程第二章膜材料與制備1227含氟聚合物聚四氟乙烯聚偏氟乙烯憎水性強；耐強酸強堿侵蝕；耐8含硅聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚三甲基硅烷基丙炔（PTMSP）低溫固化硅橡膠主要用于氣體分離膜的皮層，具有較好的透氣性和選擇性化學穩(wěn)定性好，耐強酸強堿及溶劑侵蝕；耐熱性能好。親水性差。膜分離工程第二章膜材料與制備1238含硅聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）聚三甲基硅烷基丙炔（P膜的制備要求：（1）透過速度（2）選擇性（3）機械強度（4）穩(wěn)定性膜分離工程第二章膜材料與制備124膜的制備要求：膜分離工程第二章膜材料與制備17膜的結(jié)構(gòu)分類

按膜的結(jié)構(gòu)分為：對稱膜(SymmetricMembrane)非對稱膜(AsymmetricMembrane)復合膜(CompositeMembrane)膜分離工程第二章膜材料與制備125膜的結(jié)構(gòu)分類膜分離工程第二章膜材料與制備18對稱膜厚度10-200μm。致密膜孔徑在1.5nm以下，而微孔膜是相對致密膜而言，其孔徑大于1.5nm。非對稱膜由厚度0.1-1μm的致密皮層和厚度50-200μm的多孔支撐層構(gòu)成。分為非對稱膜和復合膜。二者區(qū)別：復合膜致密皮層和支撐層不是一次同時形成，而是分兩次制成；皮層的材料一般與支撐層材料不同。膜分離工程第二章膜材料與制備126對稱膜厚度10-200μm。致密膜孔徑在1.5nm以下，而微膜制備方法

高分子膜的制備方法很多，如熱壓成型法，相轉(zhuǎn)化法、浸涂法、輻照法、表面化學改性法、拉伸成孔法、核徑跡法、動力形成法等。無機膜的制備方法，主要有溶膠—凝膠法、燒結(jié)法、化學沉淀法等。膜分離工程第二章膜材料與制備127膜制備方法高分子膜的制備方法很多，如熱壓成型高分子膜的制備對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備128高分子膜的制備對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備21微孔膜的制備⑴拉伸法當聚合物處于半結(jié)晶狀態(tài)，內(nèi)部存在晶區(qū)和非晶區(qū)時，兩個區(qū)的力學性質(zhì)是不同的，當聚合物受到拉伸力量，非晶區(qū)受到過度拉伸致使局部斷裂形成微孔，晶區(qū)則作為微孔區(qū)的骨架得以保存形成拉伸半晶體膜高聚物熔體擠出→沿擠出方向形成平行排列的微晶→熱處理使結(jié)構(gòu)進一步完善→冷拉伸致孔→熱定型。膜分離工程第二章膜材料與制備129微孔膜的制備⑴拉伸法當聚合物處于半結(jié)晶狀態(tài)，內(nèi)膜分離工程第二章膜材料與制備130膜分離工程第二章膜材料與制備23形成半晶態(tài)聚合物是拉伸法的關(guān)鍵

牽伸倍數(shù)和牽伸溫度對于形成微孔尺寸和孔隙率是很重要的。

結(jié)晶的變化和結(jié)晶形態(tài)的變化是能否形成微孔及微孔大小的決定因素。膜分離工程第二章膜材料與制備131形成半晶態(tài)聚合物是拉伸法的關(guān)鍵牽伸倍數(shù)和牽伸溫度對于形成微微孔膜的制備⑵燒結(jié)法將粉狀聚合物或金屬粉均勻加熱，控制溫度和壓力，使粉粒間存在一定空隙，只使粉粒的表面熔融但并不全熔，從而相互粘結(jié)形成多孔的薄層或管狀結(jié)構(gòu)。膜孔徑的大小，由原料粉的粒度及澆結(jié)溫度來控制。此法多用于聚乙烯、聚四氟乙烯、金屬粉末等膜材料。膜分離工程第二章膜材料與制備132微孔膜的制備⑵燒結(jié)法將粉狀聚合物或金屬粉均勻加微孔膜的制備⑶核徑跡刻蝕法高分子薄膜在垂直方向受到同位素裂變碎片或重粒子加速器放出的帶電粒子的轟擊，聚合物分子的長鏈斷裂。由于在斷裂處形成活性很高的化學反應能力，能夠優(yōu)先被化學蝕刻劑所溶解，形成蝕穿的孔洞。膜孔的大小由侵蝕的程度來控制。a.輻照刻蝕b.刻蝕NaOH膜分離工程第二章膜材料與制備133微孔膜的制備⑶核徑跡刻蝕法高分子薄膜在垂直方向核孔膜的特點：核孔膜的篩孔是園柱形，基本與膜面垂直孔徑均勻孔隙率一般在10%左右，對產(chǎn)品吸附量小核孔膜透明，表面平滑核孔膜一般有較好的化學穩(wěn)定性膜分離工程第二章膜材料與制備134核孔膜的特點：核孔膜的篩孔是園柱形，基本與膜面垂直膜分離工微孔膜的制備（4）溶出法

溶出法指在制膜基材中混入某些可溶出的高分子或其他可溶性水溶性固體添加劑，成膜后將母體浸入水浴或某些溶劑中，將這些混入物質(zhì)浸取出來而致孔。如PEG、醇類、酯類等膜分離工程第二章膜材料與制備135微孔膜的制備（4）溶出法溶出法指在制膜基材中混入致密膜的制備溶劑蒸發(fā)法壓延法拉伸法膜分離工程第二章膜材料與制備136致密膜的制備溶劑蒸發(fā)法膜分離工程第二章膜材料與制備29溶劑蒸發(fā)法溶劑蒸發(fā)法（溶液澆鑄法）即：將膜材料用適當溶劑溶解，制成均勻的鑄膜液，將其傾倒在鑄膜板上，用特制刮刀使之鋪展成具有一定厚度的均勻薄層，然后移至特定環(huán)境中讓溶劑完全揮發(fā)，從而形成均勻的薄膜膜分離工程第二章膜材料與制備137溶劑蒸發(fā)法膜分離工程第二章膜材料與制備30高分子膜的制備非對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備138高分子膜的制備非對稱膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備31相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法是聚合物從溶液中沉析成固體的過程中從一個均相液態(tài)轉(zhuǎn)變成兩個液態(tài)（液—液分相）而引發(fā)的形成聚合物濃相和聚合物稀相，濃相最終發(fā)展成膜本體，稀相轉(zhuǎn)化成孔道。聚合物溶液（溶膠）聚合物稀相→孔聚合物濃相→膜本體常用的有熱凝膠法和浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備139相轉(zhuǎn)化法相轉(zhuǎn)化法是聚合物從溶液中沉析成固體的過程聚合物溶劑添加劑均質(zhì)制膜液流涎法制成平板型、圓管型；紡絲法制成中空纖維蒸出部分溶劑凝固液浸漬水洗后處理非對稱膜圖L—S法制備分離膜工藝流程框圖膜分離工程第二章膜材料與制備140聚合物溶劑添加劑均質(zhì)制膜液流涎法制成平板型、圓管型；紡絲法制相轉(zhuǎn)變制膜不對稱膜通常用相轉(zhuǎn)變法(phaseinversionmethod)制造，其步驟如下：1．將高聚物溶于一種溶劑中；2．將得到溶液澆注成薄膜；3．將薄膜浸入沉淀劑（通常為水或水溶液）中，均勻的高聚物溶液分離成兩相，一相為富含高聚物的凝膠，形成膜的骨架，而另一相為富含溶劑的液相，形成膜中空隙。膜分離工程第二章膜材料與制備141相轉(zhuǎn)變制膜不對稱膜通常用相轉(zhuǎn)變法(phaseinversi膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要決定于動力學因素。當高聚物溶液緩慢沉淀時，得出的是海綿狀結(jié)構(gòu)(RO膜).當快速形成凝膠時，得出的是手指狀結(jié)構(gòu)(UF膜).膜分離工程第二章膜材料與制備142膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備35熱凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備143熱凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備36浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備144浸沉凝膠法膜分離工程第二章膜材料與制備37膜分離工程第二章膜材料與制備145膜分離工程第二章膜材料與制備38膜分離工程第二章膜材料與制備146膜分離工程第二章膜材料與制備39膜分離工程第二章膜材料與制備147膜分離工程第二章膜材料與制備40浸沒沉淀法制膜液凝膠浴聚合物10-40%溶劑60-90%致孔劑10-30%水溶劑必須能溶解聚合物，且與凝膠介質(zhì)水混溶，與其他組分不起化學反應。在常溫下制膜，溶劑最好是低沸點的極性溶劑。致孔劑必須溶于溶劑，且與凝膠介質(zhì)水混溶。致孔劑最好是高沸點的極性物質(zhì)。膜分離工程第二章膜材料與制備148浸沒沉淀法制膜液凝膠浴聚合物10-40%溶劑60-90膜材料的選擇-溶解度參數(shù)高分子材料在溶劑中溶解?Gm=?Hm-T?Sm(1)?Gm、?Hm、?Sm——分別為高分子與溶劑分子混合的Gibbs混合自由能、混合熱和混合熵；T——溶解溫度?E-液體分子的內(nèi)聚能，即將1mol液體所含分子全部分開時，為克服分子間作用力所必須的能量；V1，V2-組分1和2的摩爾體積；φ1φ2-組分1和2的體積分率最常用的材料物化特征參數(shù)，對溶劑相轉(zhuǎn)化制備高分子膜具有重要的指導作用，是選擇溶劑、添加劑和凝膠劑的主要參考參數(shù)。膜分離工程第二章膜材料與制備149膜材料的選擇-溶解度參數(shù)高分子材料在溶劑中溶解?Gm=?膜材料的選擇-溶解度參數(shù)定義溶解度參數(shù)分別表示總?cè)芙舛葏?shù)的色散分量、偶極分量和氫鍵分量膜分離工程第二章膜材料與制備150膜材料的選擇-溶解度參數(shù)定義溶解度參數(shù)分別表示總?cè)芙舛葏?shù)的溶解度參數(shù)計算Ecoh,i,Vi,Fd,i,Fp,i,Eh,i,Vg,i等分別是各結(jié)構(gòu)單元i的分量膜分離工程第二章膜材料與制備151溶解度參數(shù)計算Ecoh,i,Vi,Fd,i,Fp,i,Eh,例題：聚酰胺酰肼的重復單元已知三種結(jié)構(gòu)基團對摩爾體積和溶解度參數(shù)的貢獻計算氫鍵溶解度參數(shù)δh色散溶解度參數(shù)δd和總?cè)芙舛葏?shù)δsp膜分離工程第二章膜材料與制備152例題：聚酰胺酰肼已知三種結(jié)構(gòu)基團對摩爾體積和溶解度參數(shù)的貢獻解:膜分離工程第二章膜材料與制備153解:膜分離工程第二章膜材料與制備46溶解度參數(shù)與材料性能的關(guān)聯(lián)材料的溶解性：相似者相溶材料的親水性：高分子材料的含水率隨著溶解度參數(shù)增加而上升。膜分離工程第二章膜材料與制備154溶解度參數(shù)與材料性能的關(guān)聯(lián)材料的溶解性：相似者相溶膜分離工程溶解度參數(shù)與溶劑的選擇溶解度參數(shù)是目前選擇溶劑的主要方法。高分子材料的溶解度參數(shù)與溶劑的溶解度參數(shù)之差的絕對值，高分子即溶解。上述關(guān)系對于非極性分子、無放熱和吸體系是適用的。但是對分子極性較強的體系，如生成氫鍵，有放熱的體系，就不能簡單地采用上述關(guān)系，而需將溶解參數(shù)與氫鍵結(jié)合起來考慮。膜分離工程第二章膜材料與制備155溶解度參數(shù)與溶劑的選擇溶解度參數(shù)是目前選擇溶劑的主要方法。高溶解度參數(shù)與溶劑的選擇首先考慮聚合物與溶劑的溶解度參數(shù)和極性。溶解度參數(shù)相近的相溶，極性相近的相溶，兩者結(jié)合起來考慮，準確性一般可達95%；其次考慮聚合物與溶劑的相互作用參數(shù)小于1/2的原則。一種聚合物選定后在選擇溶劑時，一般遵循下列原則：膜分離工程第二章膜材料與制備156溶解度參數(shù)與溶劑的選擇首先考慮聚合物與溶劑的溶解度參數(shù)和極性膜分離工程第二章膜材料與制備157膜分離工程第二章膜材料與制備50相轉(zhuǎn)化法成膜機理與相圖分析由相轉(zhuǎn)化法的濕法成形的聚合物膜在分離膜中有舉足輕重的地位，膜的微觀結(jié)構(gòu)與相轉(zhuǎn)化過程密切相關(guān)，人們通過改變成形條件來制備各種不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的此類膜,并廣泛應用于反滲透、透析、超濾、納濾及氣體分離等多種膜過程中，如何控制膜的微觀結(jié)構(gòu)，必須從熱力學和動力學入手。膜分離工程第二章膜材料與制備158相轉(zhuǎn)化法成膜機理與相圖分析膜分離工程第二章膜材料與制備51相轉(zhuǎn)化的熱力學描述聚合物－溶劑－凝膠劑三元組分發(fā)生相分離的區(qū)域，以此來考查體系在成形過程中所處狀態(tài)。通過濁度滴定法來測定，得到的僅僅是很小部分的聚合物體系的相分離線，因為只有對于粘度不大的聚合物溶液(一般為1%)進行凝膠劑滴定，才能較準確地表示出熱力學相平衡線。對于物質(zhì)的濃度相對較高的體系，只有從高聚物溶液的熱力學性質(zhì)出發(fā)，借助于Flory-Huggins理論來描繪出體系的熱力學相圖。膜分離工程第二章膜材料與制備159相轉(zhuǎn)化的熱力學描述膜分離工程第二章膜材料與制備52在熱力學相圖中溫度不同，的曲線也不同，將每一溫度相對應極小值、拐點在溫度-組成的圖中表達出來：雙節(jié)線（極小值）:旋節(jié)線（拐點）：膜分離工程第二章膜材料與制備160在熱力學相圖中溫度不同，的曲線也不同，將每一溫度相對聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系分相機理

徐銅文《膜化學與技術(shù)教程》（P87-88）1.旋節(jié)分離機理體系組成處于旋節(jié)線內(nèi)，熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，分相自發(fā)進行。

2.成核及生長機理體系處于亞穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)定微核形成后逐漸長大形成分層膜分離工程第二章膜材料與制備161聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系分相機理

徐銅文《膜化學與技術(shù)教聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的相圖膜分離工程第二章膜材料與制備162聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的相圖膜分離工程第二章膜材料與制左圖表明：在CP點，雙節(jié)線與旋節(jié)線相交，此處共軛兩相組成相同由于旋節(jié)線（虛線）的存在，聚合物-溶劑-凝膠劑三元體系的兩相區(qū)域被分為兩部分：在旋節(jié)線區(qū)域，體系不穩(wěn)定，相分離屬于旋節(jié)分離機理；在旋節(jié)線-雙節(jié)線之間區(qū)域，體系處于亞穩(wěn)態(tài)，按成核及成長機理進行相分離。膜分離工程第二章膜材料與制備163左圖表明：膜分離工程第二章膜材料與制備56右圖中：1、高聚物稀相核（白）以閉合的胞元分散在高聚物濃相中2、由旋節(jié)分離而形成的高聚物濃相（黑）與高聚物稀相（白）的互穿網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)3、完整性較差的高聚物濃相核（黑）分散在高聚物稀相（白）之中。膜分離工程第二章膜材料與制備164右圖中：膜分離工程第二章膜材料與制備57凝膠過程動力學相轉(zhuǎn)化濕法成膜是一個動態(tài)變化的過程。由于溶劑與凝膠劑的相互擴散，在不同時刻、不同位置、鑄膜液整個斷面結(jié)構(gòu)在不同的區(qū)域內(nèi)會以不同的分離機理進行相分離。瞬時相分離（spontaneousdemixing）和延遲相分離(delaydemixing)。前者是指溶劑與凝膠劑的雙擴散迅速引起鑄膜液發(fā)生相分離的過程；后者指溶劑與凝膠劑的雙擴散要經(jīng)過一段時間后才引起鑄膜液發(fā)生相分離的過程。膜分離工程第二章膜材料與制備165凝膠過程動力學相轉(zhuǎn)化濕法成膜是一個動態(tài)變化的過程。由于溶劑與一般來講，瞬時液-液分層可得到多孔性皮層，適合于多孔膜（超濾/微濾膜）的制備；而延遲液-液分層適合于致密膜（氣體分離/滲透汽化膜）的制備?？赏ㄟ^數(shù)值計算、透光性測量或肉眼觀測來判斷瞬時分層和延遲分層。膜分離工程第二章膜材料與制備166一般來講，瞬時液-液分層可得到多孔性皮層，適合于多孔膜（超濾孔的結(jié)構(gòu)與分離機理膜分離工程第二章膜材料與制備167孔的結(jié)構(gòu)與分離機理膜分離工程第二章膜材料與制備60濕法成膜過程的相圖解析示例醋酸纖維素S固相D膜的組成L液相制膜液組成膜分離工程第二章膜材料與制備168濕法成膜過程的相圖解析示例醋酸纖維素S固相D膜的組成L液相制當組成A的制膜液在水中浸漬中，水逐漸滲入到制膜液中，同時溶劑向水中擴散，最終形成了組成為D的膜，D點表示的是高分子－水的平均組成。由于膜是非對稱結(jié)構(gòu)，因此表面致密層高分子水的組成與下部多孔層不同，在D點分離的二相，固相S是構(gòu)成多孔高分子膜的醋酸纖維素，液相L為充滿在毛細孔中的水。從A到D可以通過不同的途徑，如圖中A-B-D或A-C-D等，這是由前述的高分子相分離的動力學所決定。膜分離工程第二章膜材料與制備169當組成A的制膜液在水中浸漬中，水逐漸滲入到制膜液中，同時溶劑溶劑交換速度膜分離工程第二章膜材料與制備170溶劑交換速度膜分離工程第二章膜材料與制備63最終得到膜的組成，即D點表示的高分子-水的重量比取決于：一、制膜液中醋酸纖維素的含量，即A點的位置二、水向制膜液滲入和溶劑從制膜液向水中擴散的相對速度。該因素決定了三元相圖中制膜液凝膠化的途徑上圖表明不同水滲入速度和溶劑擴散速度對成膜結(jié)構(gòu)的影響。A-D對應于水的滲透速度比溶劑擴散速度慢的情況；A-E與兩者快慢相反；A-F兩者速度相同在制膜液中加入不同添加劑，會影響水的滲入和溶劑擴散的相對速度。調(diào)節(jié)適宜的相對速度，使D點含水量在50%~70%之間可以獲得良好性質(zhì)的膜膜分離工程第二章膜材料與制備171最終得到膜的組成，即D點表示的高分子-水的重量比取決于：膜分添加劑

?定義：相轉(zhuǎn)化制膜中，若針對某一高分子選擇合適的溶劑，僅將高分子溶液流涎成膜，溶劑全部蒸發(fā)，得到的幾乎是沒有透過性能的均質(zhì)致密膜。為了制備不同結(jié)構(gòu)特別是不同孔徑進而獲得不同通量的膜，往往需要把一些單組分或多組分的有機或無機物均勻地溶解在高分子溶液中，然后流涎成膜并使溶劑部分蒸發(fā)和凝膠成膜。這樣會得到不對稱具有孔結(jié)構(gòu)的半透膜，通常把這種有機或無機物稱為添加劑，或稱為致孔劑和溶脹劑。?作用：致孔、助溶、改變網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備172添加劑

?定義：相轉(zhuǎn)化制膜中，若針對某一高分子選擇合適的溶分相路徑的影響因素?膜液組成：溶劑、添加劑、聚合物?成膜條件：溫度、濕度、放置時間?非溶劑組成、種類膜分離工程第二章膜材料與制備173分相路徑的影響因素?膜液組成：溶劑、添加劑、聚合物膜分離工不同濃度PSf－NMP溶液在水和異丙醇凝膠所得膜的斷面照片膜分離工程第二章膜材料與制備174不同濃度PSf－NMP溶液在水和異丙醇凝膠所得膜的斷面照片膜濕法成膜相圖分析小結(jié)?配制二組分溶劑-聚合物溶液?滴定法或其他方法確定溶劑、聚合物、非溶劑的三元相圖?確定膜液初始組成?確定分離機理：旋結(jié)/成核、瞬時/延遲?根據(jù)相圖確定分相路線和成膜結(jié)構(gòu)膜分離工程第二章膜材料與制備175濕法成膜相圖分析小結(jié)?配制二組分溶劑-聚合物溶液膜分離工程復合膜的制備復合膜是以多孔膜為基膜,（通常由相轉(zhuǎn)化法制備）在其表面復合厚度僅0.1-0.25μm左右的致密分離層。

消除了不對稱膜過度區(qū)易壓密的缺陷。致密層選擇一種脫鹽性能最優(yōu)的材料，對支撐層選擇另一種機械強度高的材料。膜分離工程第二章膜材料與制備176復合膜的制備復合膜是以多孔膜為基膜,膜分離工程第二章膜復合膜的制備界面聚合法原位聚合法浸涂法等離子體聚合法膜分離工程第二章膜材料與制備177復合膜的制備界面聚合法膜分離工程第二章膜材料與制備70界面聚合法通常將支撐體（超、微濾膜）浸入含活潑單體或預聚物（最常用的是胺類）水溶液中，然后將此膜再浸入另一個含另一種活潑單體（通常是酰氯）的與水不溶的溶劑中，則兩種活潑單體在兩相界面反應形成致密皮層。膜分離工程第二章膜材料與制備178界面聚合法通常將支撐體（超、微濾膜）浸入含活潑單體或預聚物（原位聚合法是將支撐層浸入含催化劑并在高溫下能迅速聚合的單體稀溶液中；取出支撐層并除去過量單體稀溶液，在高溫下進行催化聚合。膜分離工程第二章膜材料與制備179原位聚合法是將支撐層浸入含催化劑并在高溫下能迅速聚合的單體稀浸涂法是將不對稱膜浸入含聚合物、預聚物或單體的涂膜液中（涂膜液溶質(zhì)含量一般<1%），取出不對稱膜，加熱，使溶劑蒸發(fā)并發(fā)生交聯(lián)膜分離工程第二章膜材料與制備180浸涂法是將不對稱膜浸入含聚合物、預聚物或單體的涂膜液中（涂膜等離子體聚合法是通過高電壓下放電，使氣體電離，與進入反應器的反應物碰撞變成各種自由基，并發(fā)生反應，當生成物分子量足夠大時，便會沉淀出來形成膜。膜分離工程第二章膜材料與制備181等離子體聚合法是通過高電壓下放電，使氣體電離，與進入反應器的無機膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備182無機膜的制備膜分離工程第二章膜材料與制備75溶膠-凝膠法通常以金屬醇鹽為原料，經(jīng)有機溶劑溶解后，在水中通過強烈快速攪拌進行水解，水解混合物經(jīng)脫醇后，在90-100℃以適量的酸(PH<1.1)使沉淀膠溶，溶膠經(jīng)低溫干燥形成凝膠，控制一定的溫度與濕度繼續(xù)干燥制成膜，凝膠膜再經(jīng)高溫熔燒制成具有陶瓷特性的氧化物膜。異丙醇鋁→加酸水解、陳化→溶膠→涂膜、干燥→凝膠→熱處理→陶瓷膜溶膠一凝膠過程可以制備具備超濾性質(zhì)的中孔層。膜分離工程第二章膜材料與制備183溶膠-凝膠法通常以金屬醇鹽為原料，經(jīng)有機溶劑溶解后，在水中通膜的型式a.平板膜b.管式膜b.中空纖維膜膜分離工程第二章膜材料與制備184膜的型式a.平板膜b.管式膜b.中空纖維膜膜分離工程第膜組件(Module)膜裝置由膜組件(Module)構(gòu)成。膜組件一般包括膜、膜的支撐體或連接物、與膜組件中流體分布有關(guān)的流道、膜的密封、外殼以及外接口等。膜組件的基本要求：流體分布均勻，無死角；具有良好的機械穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；裝填密度大；制造成本低；易于清洗；壓力損失??；有利于降低傳遞阻力。膜分離工程第二章膜材料與制備185膜組件(Module)膜裝置由膜組件(Module)構(gòu)成。膜膜組件常見的膜組件有四種類型：

①板框式②螺旋卷式③管式④中空纖維式膜分離工程第二章膜材料與制備186膜組件常見的膜組件有四種類型：膜分離工程第二章膜材料與制備板框式膜組件這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機類似，由膜、支承板、隔板交替重疊組成。濾膜復合在剛性多孔支撐板上，料液從膜面流過時，透過液從支撐板的下部孔道中匯集排出。優(yōu)點:

組裝方便，膜的清洗更換容易，料液流通截面較大，不易堵塞。缺點:單位體積膜表面積小，需密封的邊界線長

膜分離工程第二章膜材料與制備187板框式膜組件這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機類似，由膜截留液透過液料液膜支撐板隔板平板式膜組件膜分離工程第二章膜材料與制備188截留液透過液料液膜隔板平板式膜組件膜分離工程第二章膜材料與膜分離工程第二章膜材料與制備189膜分離工程第二章膜材料與制備82螺旋卷式膜組件將膜、支撐材料、膜間隔材料依次疊好，圍繞一中心管卷緊即成一個膜組。料液在膜表面通過間隔材料沿軸向流動，透過液沿螺旋形流向中心管。優(yōu)點:卷式膜組件應用比較廣泛、與板框式相比，卷式組件的設(shè)備比較緊湊、單位體積內(nèi)的膜面積大，湍流狀況好，適用于反滲透；缺點:清洗不方便，尤其是易堵塞，限制了其發(fā)展。

膜分離工程第二章膜材料與制備190螺旋卷式膜組件將膜、支撐材料、膜間隔材料依次疊好，圍繞一中心膜分離工程第二章膜材料與制備191膜分離工程第二章膜材料與制備84密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層膜分離工程第二章膜材料與制備192密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖膜分離工程