高分子分離膜材料的應用進展

樊提

摘 要：當前膜分離技術在我國得到了廣泛的應用，而分離膜材料是該技術的核心，膜分離技術的發(fā)展離不開對于分離膜材料的應用，所以分離膜材料有著非常重要的意義。高分子分離膜材料是一種重要的分離膜材料，它適用的對象非常廣泛，而且對于環(huán)境的影響也較小，所以高分子分離膜材料在當前受到了人們的廣泛重視，因此本文就高分子分離膜材料的應用及其進展進行了一定的探討。

關鍵詞：膜分離技術；高分子分離膜材料；應用進展

一、前言

所謂的高分子分離膜，就是指的由聚合物或者是高分子復合材料所制得的具有分離流體混合物功能的一種薄膜，高分子分離膜之所以能夠實現(xiàn)對于這些流體混合物的分離，其原理就是將分離膜作為一個間隔層，使得膜的兩側產生壓力差、濃度差或者是電位差，然后利用它們作為推動力，因為流體混合物中各個組分透過膜的速率是不相同的，所以不同的組分就會分別富集于膜的兩側，這樣就能夠實現(xiàn)對于流體混合物中各個組分的分離、精制以及濃縮，要對高分子分離膜材料的性能加以衡量，主要需要依靠兩個指標，即透過速度和分離系數，所謂的透過速度，就是指的單位時間內流體通過膜的量，而分離系數則是指的不同物質透過系數的比值。

二、高分子分離膜的分類

高分子分離膜有著許多的種類，但是依據分類方法的不同，對于高分子分離膜的分類也有所不同，目前高分子分離膜分類方式主要有以下幾種：第一是按照構成膜材料種類的不同，可以將其劃分為無機碳材料或者陶瓷材料的無機膜，還有以合成高分子材料穩(wěn)住的有機合成膜，以及天然高分子材料為主的天然有機膜和液體高分子材料為主的液體膜；第二是根據使用功能對其進行劃分，可以將其劃分為適用于混合物分離的分離膜，還有被應用在藥物定量釋放的緩釋膜，以及能夠起到分隔作用的保護膜等；第三是按照被分離物質性質的不同來對其進行劃分，可以將其劃分為氣體膜、液體膜、固體膜以及微生物分離膜等；第四是依據被分離物的粒度大小進行分類，可以將其劃分為反滲透膜、納濾膜、超濾膜和微濾膜等；第五是按照膜的形成過程的不同來對其進行劃分，可以分為沉積膜、相變形成膜、溶劑注膜和界面膜等；第六是依據其用途的不同來進行劃分，可以分為廢水凈化膜、海水淡化膜、皮膚移植膜及節(jié)能增光膜等；第七是依據膜結構和形態(tài)的不同來進行分類，可以將其劃分為密度膜、乳化膜和多孔膜。當前對于高分子分離膜還沒有一個統(tǒng)一的分類標準，所以主要是依據以上這些分類方法來對其進行分類，而針對不同類型的高分子分離膜，所使用的膜材料往往也是有所不同的。

三、高分子分離膜材料的應用進展分析

1.纖維素膜材料應用分析。纖維素是一種十分穩(wěn)定的親水天然高分子化合物，它的結晶度較高，而且還有規(guī)則的線性鏈結構，它的羥基之間形成了較為穩(wěn)定的分子間氫鏈，所以使得纖維素能夠高度親水但是卻不溶于水。纖維素有著諸多的優(yōu)勢，所以被廣泛地應用于高分子分離膜之中，既可以被用在微濾和超濾之中，同時又可以被用于氣體分離和透析，當前應用得最為廣泛的就是醋酸纖維素，它是一種典型的膜材料，其選擇性往往很高，而且透水量也較大，耐氯性非常好，而且用該材料進行制膜，工藝也更加的簡單，在纖維素分子之中，羥基是用乙酰基來替代的，這樣就可以大大地削弱氫鍵的作用力，從而使得大分子之間的距離大大增加，這樣通過對于血液相容性較好和生物相容性較好的醋酸纖維素加以利用，就可以制得具有泡沫結構的中空纖維膜，中空纖維膜可以被廣泛地應用于氣體分離以及血液過濾等。而通過研究發(fā)現(xiàn)，三醋酸纖維素和二醋酸纖維素都可以用作超濾膜的材料，但是三醋酸的耐熱性和耐酸性往往更好，因此一般都是使用三醋酸纖維素來制作相對分子質量范圍較為狹小的超濾膜，這些超濾膜也可以被用在血液過濾中。

雖然醋酸纖維素當前被廣泛地應用在高分子分離膜的制作之中，但是有醋酸纖維素所制成的膜的化學性能、熱穩(wěn)定性以及壓密性往往都較差，而且還十分容易降解，所以說在近些年來，人們開始對于改性醋酸纖維素膜進行研究，根據實際需求的不同來研制專門的醋酸纖維素膜，從而使得其性能能夠得以改善。比如說將醋酸纖維素作為基質，然后再加入適量的丙烯腈與衣康酸共聚物，這樣就可以制得中空纖維血漿分離膜，而且該膜的形態(tài)和結構穩(wěn)定性都比較好。還有耐高溫的羥丙基醋酸纖維素膜和鈦醋酸纖維素反滲透膜等都是屬于改性醋酸纖維素膜。

2.有機硅膜材料的應用分析。有機硅膜材料也是一種重要的高分子分離膜材料，當前也得到了廣泛的應用，而且通過對于有機硅膜材料的應用，已經開發(fā)出了許多優(yōu)質的分離膜，這些分離膜在分離氣體方面有著獨有的優(yōu)勢，因為有機硅材料的耐熱性和耐電弧性往往都更好，而且其空間自由體積也較大，分子之間的作用力比較小，內聚能密度較低，其結構較為疏松，實質上可以將機硅膜材料視為半無機、半有機結構的高分子，因此它既具有有機高分子材料的特性，同時也具備無機高分子材料的特征。

用來作為膜材料的PDMS是呈螺旋形結構的，其分子之間的作用力十分的微弱，當前在工業(yè)生產之中，該材料的透氣性是是最好的，但是PDMS仍然存在著以下幾個方面的缺陷：首先是其透氣選擇性往往較低，雖然其透氣性能非常良好，但是在透氣的選擇性上往往較差；其次，用其作為高分子分離膜材料，要實現(xiàn)超薄化往往較為困難；最后，該材料的強度往往較差，一般都不能夠單獨用其來做成膜，需要與其它材料進行混合。如果在應用的過程中，將其與其它的高分子共聚，可以有效地解決支撐方面的問題，同時也能夠對于其氣體選擇系數加以提高。

3.高分子金屬絡合物材料應用分析。在工業(yè)生產之中，往往需要從空氣中分理出大量的N2和O2，而在分離這兩種氣體的過程中，往往就會對高分子分離膜加以利用，但是就目前高分子分離膜的應用情況來看，聚合物膜往往都十分容易受到透過率和選擇性的限制，因此分離氣體的條件較為苛刻，而且也只適用于小規(guī)模的分離，所以要實現(xiàn)工業(yè)上大規(guī)模的分離，必須要找到一種透過率和選擇系數都非常高的氣體分離膜，而高分離金屬絡合物材料所制成的分離膜能夠較好地滿足該要求，所以當前人們也對其引起了足夠的重視。所謂的高分子金屬絡合物，就指的由金屬和高分子通過鍵合而成的，但是性質又不同于聚合物和普通的過渡金屬絡合物以及金屬原子等，高分子金屬絡合物是鍵合在聚合物基質之上的，而且高分子金屬絡合物還能夠對小分子或者是氣體分子進行特定和可逆的結合，這對于分離氣體有著非常重要的意義。

四、結語

當前膜分離技術在化工、電子以及輕工等行業(yè)都有著十分廣泛的應用，而高分子分離膜作為膜分離技術的一個核心，對于膜分離技術有著至關重要的影響，所以對高分子分離膜材料的應用現(xiàn)狀及進展進行相應的研究對于膜分離技術的進一步發(fā)展和應用有著非常重要的意義。

參考文獻：

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