膜分離3制備課件

膜的制備和種類有許多方法可以用來制備合成膜。其中有些既可以制備高聚物膜．也可以制備無機(jī)膜。主要的制膜方法包括燒結(jié)法、拉伸法、徑跡蝕刻法、相轉(zhuǎn)化法、溶膠—凝膠法、蒸鍍法和涂敷法。1、燒結(jié)法很多材料均可采用這種方法制備膜。如各種聚合物粉末(聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯)，金屆(不銹鋼、鎢)，陶瓷(氧化鋁、氧化鋯)，石墨(碳)和玻璃(氧化硅)。所制得膜的孔的大小取決于粉末的顆粒大小及顆粒大小的分布。顆粒大小分布越窄，則所制成的膜孔徑分布也越窄。采用這種方法所制得的孔徑大約為0.1—10微米，其孔徑下限由所選用最小顆粒的大小心定。燒結(jié)法是制備聚四氟乙烯膜的很好方法，因?yàn)閷?duì)這種具有非常好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性的聚合物．找不到合適的溶劑使其溶解。實(shí)際上，以上所述可用燒結(jié)法制膜的材料的共同持點(diǎn)就是都具有化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和機(jī)械穩(wěn)定性，特別是無機(jī)材料。然而，燒結(jié)法只能用于制備微濾膜。多孔聚合物膜的孔隙率一般較低，為10％一20％或稍高。(2)拉伸這種方法是將部分結(jié)晶化聚合物材料(聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯)擠壓膜或薄片沿垂直于擠壓方向拉伸，使結(jié)晶區(qū)域平行于擠壓方向。在機(jī)械應(yīng)力作用下，會(huì)發(fā)生小的斷紋，從而得到多孔結(jié)構(gòu)。使用這種方法所能制得膜孔徑最小約為0.1微米．最大約為3微米。只有(半)結(jié)晶化材料才能用這種方法制膜。采用這種方法所制得膜的孔隙率遠(yuǎn)高于燒結(jié)法，最高可達(dá)到90％?？讖椒秶鸀?.02—10微米，但表面孔隙率很低(最大約10%)。膜材料的選擇主要取決于所能得到的薄膜厚度和所使用的輻射的強(qiáng)度(一般為1MeV)。具將這種能量的粒子的最大穿透厚度約為20微米。如增大粒子能量則可選用更厚的薄膜。甚至采用無機(jī)材料(如云母)。這種力法制成的膜的孔隙率主要取決于輻射時(shí)間。而孔徑由侵蝕時(shí)間決定。圖2為徑跡蝕刻法制備過程示意圖。(4)模板浸取制備多孔膜的另一種方法是將薄膜中的一種組分浸取出去。多孔玻璃膜可以采用這種方法制取。將三組分(如Na2O-B2O3-SiO2)均勻熔融物(1000—1500℃)冷卻，把體系分成兩相。一相主要是不溶的SiO2另一相為可溶的，然后用酸或堿將第二相浸取出去。利用這種方法可以得到不同的孔L徑、最小約為0．005微米(5nm)。當(dāng)組成在I和2之間時(shí)，會(huì)自發(fā)分離成組成為1和II的兩個(gè)相，這種相分離過程是通過反向擴(kuò)散（即向濃度較大的方向擴(kuò)散）完成得，成為旋節(jié)線分離SD，傾向于產(chǎn)生兩相交錯(cuò)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，相疇較小，相界面較模糊。當(dāng)組成在1和I或者2和II之間為介穩(wěn)態(tài)，組成的微小波動(dòng)會(huì)使體系自由能增大，所以相分離不能自發(fā)進(jìn)行，需要成核作用促使相分離，包括成核和核的增長(zhǎng)兩個(gè)階段，稱為成核-增長(zhǎng)相分離過程N(yùn)G，過程較慢，分散相常為較規(guī)則的球狀顆粒。聚合物成膜過程的固化可以通過結(jié)晶化、凝膠化、玻璃化達(dá)到，由于成膜速度快只有結(jié)晶性能好的聚合物可以部分結(jié)晶，有些則通過化學(xué)或物理交聯(lián)的凝膠化，對(duì)于無定型聚合物有些則形成玻璃態(tài)而固化。這些對(duì)于膜的最終性能是有顯著影響的。當(dāng)然在制備過程中，人們習(xí)慣上經(jīng)常把從溶液到分相成膜固化的過程統(tǒng)稱