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1、虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 第第2 2章章 膜材料和膜制备膜材料和膜制备 n n 2-1 2-1 膜的分类膜的分类 n n 2-2 2-2 高分子高分子膜材料膜材料 n n 2-3 2-3 高分子高分子膜制备膜制备 n n 2-4 2-4 荷电膜（离子交换膜）荷电膜（离子交换膜） n n 2-5 2-5 无机膜材料无机膜材料 n n 2-6 2-6 膜的性能表征膜的性能表征 虽然我国人民的健康水平显著提高
2、，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 n n 膜分离技术的核心是分离膜。一种分离膜有无实用膜分离技术的核心是分离膜。一种分离膜有无实用 价值，要看其是否具备以下条件：价值，要看其是否具备以下条件： n n (1)(1)有高的截留率有高的截留率( (或高的分离系数或高的分离系数) )和高的透水率；和高的透水率； n n (2)(2)有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能；有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能； n n (3)(3)好的柔韧性和足够的
3、机械强度；好的柔韧性和足够的机械强度； n n (4)(4)抗污染性能好，使用寿命长，适用抗污染性能好，使用寿命长，适用pHpH范围广；范围广； n n (5)(5)运行操作压力低；运行操作压力低； n n (6)(6)制备简单，便于工业化生产；制备简单，便于工业化生产； n n (7)(7)耐压致密性好，具有化学稳定性，能在较高温度耐压致密性好，具有化学稳定性，能在较高温度 下应用。下应用。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍
4、未得到有效控制。 2-1 2-1 膜的分类膜的分类 n n 膜技术的核心是膜。膜技术的核心是膜。膜的化学性质和膜的化学性质和 结构对膜分离的性质起着决定性影响，结构对膜分离的性质起着决定性影响， 故要求膜材料应具有良好的成膜性能，故要求膜材料应具有良好的成膜性能， 化学稳定性，耐酸、碱、氧化剂和微生化学稳定性，耐酸、碱、氧化剂和微生 物侵蚀等。物侵蚀等。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 比较通用的膜的分类方法
5、比较通用的膜的分类方法主要有主要有4 4种种。 n n 按膜的材料分类，按膜的材料分类，天然膜和人工合成膜。天然膜和人工合成膜。 n n 按膜的结构，按膜的结构，可分为对称膜和非对称膜。对称可分为对称膜和非对称膜。对称 膜，又称均质膜，指各向均质的致密或多孔膜膜，又称均质膜，指各向均质的致密或多孔膜 ，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜，物质在膜中各处的渗透速率相同。非对称膜 由一个极薄的致密皮层和一个多孔支撑层组成由一个极薄的致密皮层和一个多孔支撑层组成 。 n n 按膜的性质分类，按膜的性质分类，膜固态膜、液膜、气膜。目膜固态膜、液膜、气膜。目 前主要为固膜，制备固膜的材料一般为有机高
6、前主要为固膜，制备固膜的材料一般为有机高 分子；分子； n n 按用途和膜的作用机理分类，主要是按用途和膜的作用机理分类，主要是液体分离液体分离 膜。它一般用于进行液体混合物的分离。选择膜。它一般用于进行液体混合物的分离。选择 渗透膜，也有文献称之为致密被动膜。渗透膜，也有文献称之为致密被动膜。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 n n 分离膜按其凝聚状态可分为分离膜按其凝聚状态可分为固膜、液膜、气固膜、液膜、
7、气 膜三类，膜三类，目前大规模应用的多为固膜。目前大规模应用的多为固膜。 n n 固膜目前主要以固膜目前主要以高分子合成膜为主高分子合成膜为主，它可以是致，它可以是致 密或是多孔的，可以是对称或非对称的。另外，密或是多孔的，可以是对称或非对称的。另外， 以以无机物为膜材料的分离无机物为膜材料的分离膜近年来也发展迅速。膜近年来也发展迅速。 n n 液膜分乳状液膜和带支撑的液膜两类，它们主要液膜分乳状液膜和带支撑的液膜两类，它们主要 用于废水处理和某些气体分离等。用于废水处理和某些气体分离等。 n n 气膜分离现在尚处于实验研究阶段。气膜分离现在尚处于实验研究阶段。 虽然我国人民的健康水平显著提高
8、，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 复合膜复合膜 转相膜转相膜 转相膜转相膜 复合膜复合膜 不荷电膜不荷电膜 荷电膜荷电膜 不对称膜不对称膜 对称膜对称膜 对称膜对称膜 不对称膜不对称膜 无孔膜无孔膜- -不对称膜不对称膜 多孔膜多孔膜 生物膜（原生 质、细胞膜） 无机膜-多孔 膜 固 膜 有机膜 带支撑层的液膜带支撑层的液膜 乳状液膜乳状液膜 液 膜 合 成 膜 膜 图图2-1 2-1 膜的分类膜的分类 气 膜 虽然我国人民的健康水平显著提
9、高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 n n 1 1纤维素衍生物类纤维素衍生物类 n n 2 2聚酰胺类聚酰胺类 n n 3 3聚砜类聚砜类 n n 4 4聚烯烃类聚烯烃类 n n 5. 5. 含硅聚合物含硅聚合物 n n 6 6含氟聚合物含氟聚合物 2-2 2-2 高分子高分子膜材料膜材料 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过
10、量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 有机高分子膜有机高分子膜 n n 根据膜材料性质，膜可以分为有机高分根据膜材料性质，膜可以分为有机高分 子膜和无机膜两大类。子膜和无机膜两大类。 n n 有机高分子膜是指起分离作用的活性层有机高分子膜是指起分离作用的活性层 为有机高分子材料，为有机高分子材料，而无机膜的活性分而无机膜的活性分 离层则为无机金属、金属氧化物、陶瓷离层则为无机金属、金属氧化物、陶瓷 、玻璃、无机高分子材料等。、玻璃、无机高分子材料等。 n n 目前有机聚合物膜受到的重视比无机膜目前有机聚合物膜受到的重视比无机膜 要大得多，要大得多， 30 30 年
11、来取得了令人瞩目的年来取得了令人瞩目的 飞速发展。飞速发展。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 1 1纤维素衍生物类纤维素衍生物类 n n 纤维素类膜材料是应用研究最早，也是目前应用最多的纤维素类膜材料是应用研究最早，也是目前应用最多的 膜材料，主要有以下几种。膜材料，主要有以下几种。 n n (1)(1)二醋酸纤维素二醋酸纤维素(CA)(CA)和三醋酸纤维素和三醋酸纤维素(CTA)(CTA) 一般一般CACA
12、含含 有乙酸有乙酸51.851.8，CTACTA含有乙酸含有乙酸61.8561.85。制膜用。制膜用CACA应含乙应含乙 酸酸55555858，是制备反渗透膜的基本材料；它也用于制，是制备反渗透膜的基本材料；它也用于制 备卷式超滤组件以及纳滤、微滤膜等。备卷式超滤组件以及纳滤、微滤膜等。 n n (2)(2)再生纤维素再生纤维素(RCE)(RCE) 传统的再生纤维素有铜氨纤维素和传统的再生纤维素有铜氨纤维素和 黄原酸纤维素，分子量在几万到几十万之间，是较好的透黄原酸纤维素，分子量在几万到几十万之间，是较好的透 析膜用材料。抗蛋白质污染的系列再生纤维素微滤膜和超析膜用材料。抗蛋白质污染的系列再生
13、纤维素微滤膜和超 滤膜也已获得广泛应用。滤膜也已获得广泛应用。 n n (3)(3)硝酸纤维素硝酸纤维素(CN)(CN) 制膜用硝酸纤维素是纤维素经硝化制膜用硝酸纤维素是纤维素经硝化 制得，其含氮量在制得，其含氮量在11.211.212.212.2之间。它广泛用于透析之间。它广泛用于透析 用膜和微滤膜，也可与醋酸纤维素混合使用以增加其强度用膜和微滤膜，也可与醋酸纤维素混合使用以增加其强度 。 n n (4)(4)乙基纤维素乙基纤维素(EC)(EC) EC EC可通过碱纤维素与乙基卤化物反可通过碱纤维素与乙基卤化物反 应制取。应制取。ECEC由于具有较高的气体透过速率和较高的气体透由于具有较高的
14、气体透过速率和较高的气体透 过系数，故常用于氧氮分离。过系数，故常用于氧氮分离。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 二醋二醋酸纤维素膜酸纤维素膜- 典型的反渗透膜典型的反渗透膜 n n 二醋酸纤维素二醋酸纤维素(Cellulose Acetate(Cellulose Acetate，缩写为，缩写为 CA)CA)是一种由纤维素与乙酸酐是一种由纤维素与乙酸酐( (约约4040) )乙酰化而乙酰化而 制得的适于反渗透
15、用的膜材料。制得的适于反渗透用的膜材料。它是目前研究得它是目前研究得 最多的反渗透或超滤膜材料，最多的反渗透或超滤膜材料，制得的膜具有透水制得的膜具有透水 率高，有中等耐氯性，对大多数水溶性组分渗透率高，有中等耐氯性，对大多数水溶性组分渗透 率相当低，具有很好的成膜性能及膜较牢固等特率相当低，具有很好的成膜性能及膜较牢固等特 点，除醋酸纤维素外，三醋酸纤维素点，除醋酸纤维素外，三醋酸纤维素(CTA)(CTA)，醋，醋 酸丙酸纤维、醋酸丁酸纤维酸丙酸纤维、醋酸丁酸纤维(CAB)(CAB)等都是很有前等都是很有前 途的纤维素类膜材料。这些纤维酯是在纤维素分途的纤维素类膜材料。这些纤维酯是在纤维素分
16、 子中引入不同酯基后，得到的具有不同亲水性和子中引入不同酯基后，得到的具有不同亲水性和 反应官能团的纤维素衍生物。反应官能团的纤维素衍生物。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 2 2聚酰胺类聚酰胺类 n n (1)(1)芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺 第二代反渗透膜材料，用于中第二代反渗透膜材料，用于中 空纤维膜的制备。空纤维膜的制备。 n n (2)(2)脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺 尼龙尼龙6 6和尼龙和尼龙6666是其典型代表是其典型代表 。由它们制备的织布。由它们制备的织布( (府绸府绸) )和不织布用于反渗透和不织布用于反渗透 膜和气体分离复合膜的支撑底布，超细尼龙纤维膜和气体分离复合膜的支撑底布，超细尼龙纤维 的不织布也可直接用于微滤。的不织布也可直接用于微滤。 n n (3)(3
