中國粉體網(wǎng)訊  高分子分離膜（polymeric membrane for separation），是由聚合物或高分子復(fù)合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜。膜分離是依據(jù)膜的選擇透過性，將分離膜作間隔層，在壓力差、濃度差或電位差的推動(dòng)力下，借流體混合物中各組分透過膜的速率不同，使之在膜的兩側(cè)分別富集，以達(dá)到分離、精制、濃縮及回收利用的目的。單位時(shí)間內(nèi)流體通過膜的量（透過速度）、不同物質(zhì)透過系數(shù)之比（分離系數(shù)）或?qū)δ撤N物質(zhì)的截留率是衡量膜性能的重要指標(biāo)。

早在20世紀(jì)初已有用天然高分子或其衍生物制透析、電滲析、微孔過濾膜。1953年，美國C.E.里德提出了用致密的醋酸纖維素制的膜將海水分離為水和鹽，當(dāng)時(shí)由于水的透過速度極小而未能實(shí)用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地開發(fā)了各向異性的不對(duì)稱膜的制備方法。由于起分離作用的活性層極薄，流體通過膜的阻力小，從而開拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應(yīng)用。之后出現(xiàn)了中空纖維膜，使高分子分離膜更適于工業(yè)用途。70年代以來，氣體分離膜、透過蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學(xué)用膜的研究，開拓了高分子分離膜應(yīng)用新領(lǐng)域。

分離原理

由聚合物或高分子復(fù)合材料制得的具有分離流體混合物功能的薄膜。膜分離過程就是用分離膜作間隔層，在壓力差、濃度差或電位差的推動(dòng)力下，借流體混合物中各組分透過膜的速率不同，使之在膜的兩側(cè)分別富集，以達(dá)到分離、精制、濃縮及回收利用的目的。單位時(shí)間內(nèi)流體通過膜的量（透過速度）、不同物質(zhì)透過系數(shù)之比（分離系數(shù)）或?qū)δ撤N物質(zhì)的截留率是衡量膜性能的重要指標(biāo)。分離膜只有組裝成膜分離器，構(gòu)成膜分離系統(tǒng)才能進(jìn)行實(shí)用性的物質(zhì)分離過程。一般有平膜式、管膜式、卷膜式和中空纖維膜式分離裝置。膜分離過程是以壓力差、濃度差或電位差作推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)的。

生產(chǎn)工藝

分離膜的成型方法有流延法、不良溶劑凝膠法、直接聚合法、表面涂覆法和中空纖維紡絲法等。

最初用作分離膜的高分子材料是纖維素酯類材料。后來，又逐漸采用了具有各種不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺（見芳香族聚酰胺纖維）、聚四氟乙烯（見氟樹脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亞胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（見聚合物）也越來越多地被用于制分離膜，使其具有單一均聚物所沒有的特性。制備高分子分離膜的方法有流延法、不良溶劑凝膠法、微粉燒結(jié)法、直接聚合法、表面涂覆法、控制拉伸法、輻射化學(xué)侵蝕法和中空纖維紡絲法等。

具有分離液-固、液-液、氣-氣等能力的均相或非均相混合物膜。由合成高分子、半合成高分子和天然高分子構(gòu)成的膜。為區(qū)別于無機(jī)物組成的分離膜，故又稱為有機(jī)分離膜。高分子分離膜能成為相鄰兩相主動(dòng)或被動(dòng)傳質(zhì)的障礙，借助于這種選擇滲透性，在壓力差、濃度差或電位差的作用下，使流體混合物分離。其分離過程包括微孔過濾）、超過濾）、反滲透（超濾）、氣體滲透分離、滲透蒸發(fā)、滲析及電滲析、液膜（促進(jìn)傳遞）等。高分子分離膜的分離性能由選擇性和滲透性決定。對(duì)于需要分離的物質(zhì)其選擇性和滲透性要求越高越好，而對(duì)于需要截留的物質(zhì)則要求選擇性越高，而滲透率越低越好。其性能表示方法為單位時(shí)間內(nèi)流體通過膜的量和物質(zhì)透過系數(shù)之比。它們必須同時(shí)具有較大的數(shù)值和保持較長時(shí)間不變，才有工業(yè)使用價(jià)值，高分子分離膜的制備方法主要有相轉(zhuǎn)換法（phase inversion method），它包括干法相轉(zhuǎn)換、濕法相轉(zhuǎn)換、熱凝膠法和聚合物輔助相轉(zhuǎn)換法、拉伸法和輻照法等。隨制膜條件的改變可得到性能完全不同的分離膜。高分子分離膜的形狀有中空管式、中空纖維式和平板式三類。

應(yīng)用領(lǐng)域

廣泛應(yīng)用于海水淡化、食品濃縮、廢水處理、富氧空氣制備、醫(yī)用超純水制造、人工腎及人工肺裝置、藥物的緩釋等方面。

各種高分子分離膜廣泛用于核燃料及金屬提煉，氣體及烴類分離，海水及苦咸水淡化，純水及超純水制備，環(huán)境保護(hù)和污水處理等。

對(duì)近沸點(diǎn)混合物、共沸混合物、異構(gòu)體混合物等難以分離的混合物體系，以及某些熱敏性物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的分離。采用反滲透法進(jìn)行海水淡化所需能量僅為冷凍法的1/2，蒸發(fā)法的1/17，操作簡單，成該低廉。因此，反滲透法有逐漸取代多級(jí)閃蒸法的趨勢(shì)。膜分離用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒等食品工業(yè)中，因無需加熱，可保持食品原有的風(fēng)味。采用高分子富氧膜能簡便地獲得富氧空氣，以用于醫(yī)療。還可用于制備電子工業(yè)用超純水和無菌醫(yī)藥用超純水。用分離膜裝配的人工腎、人工肺，能凈化血液，治療腎功能不全患者以及作手術(shù)用人工心肺機(jī)中的氧合器等。80年代以來，高分子分離膜正在向高效率、高選擇性、功能復(fù)合化及形式多樣化的方向發(fā)展。不對(duì)稱膜和復(fù)合膜的制備以及聚合物材料的超薄膜化等的研究十分活躍。膜分離技術(shù)在新能源、生物工程、化工新技術(shù)等方面已顯示出它的潛力。