污水處理膜材料與分離膜
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發布日期：2023-08-05
膜是膜分離過程的核心，根據膜的分離機理、性質、形狀、結構等的不同，膜有不同的分類方法。
①按分離機理：主要有反應膜、離子交換膜、滲透膜等。
②按膜的性質：主要有天然膜（生物膜）和合成膜（有機膜和無機膜）。
③按膜的形狀：有平板膜、管式膜和中空纖維膜。
④按膜的結構：有對稱膜、非對稱膜和復合膜。
按分離膜的材料不同可將其分為聚合物膜和無機膜兩大類。
(1）聚合物膜
目前，聚合物膜在分離用膜中占主導地位。聚合物膜由天然或合成聚合物制成。天然聚合物包括橡膠、纖維素等；合成聚合物可由相應的單體經縮合或加合反應制得，亦可由兩種不同單體共聚而得。按照聚合物的分子結構形態可將其分為：①具有長的線鏈結構，如線狀聚乙婚；②具有支鏈結構，如聚丁二烯；③具有高交聯度的三維結構，如酚醛縮合物；④具有中等交聯結構，如丁基橡膠。線鏈狀聚合物隨溫度升高變軟，并溶于有機溶劑，這類聚合物稱為熱塑性（ thermoplastic ）聚合物，而高交聯聚合物隨溫度升高不會明顯地變軟，幾乎不溶于多數有機溶劑，這類聚合物稱為熱固性（ thermosetting ）聚合物。
聚合物膜種類很多。按照聚合物膜的結構與作用特點，可將其分為致密膜、微孔膜、非對稱膜、復合膜與離子交換膜五類。
①致密膜致密膜又稱均質膜，是一種均勻致密的薄膜，物質通過這類膜主要是靠分子擴散。
②微孔膜微孔膜內含有相互交聯的孔道，這些孔道曲曲折折，膜孔大小分布范圍寬，一般為0.01~20μ m ，膜厚50~250μ m 。對于小分子物質，微孔膜的滲透性高，但選擇性低。然而，當原料混合物中一些物質的分子尺寸大于膜的平均孔徑，而另一些分子小于膜的平均孔徑時，則用微孔膜可以實現這兩類分子的分離。另有一種核徑跡微孔膜，它是以10~15μ m 的致密塑料薄膜為原料，先用反應堆產生的裂變碎片轟擊，穿透薄膜而產生損傷的徑跡，然后在一定溫度下用化學試劑侵蝕而成一定尺寸的孔。核徑跡膜的特點是孔直而短，孔徑分布均勻，但開孔率低。
③非對稱膜非對稱膜的特點是膜的斷面不對稱，故稱非對稱膜。它由同種材料制成的表面活性層與支撐層兩層組成。膜的分離作用主要取決于表面活性層。由于表面活性層很?。ㄍǔ?.1~1.5μ m )，故對分離小分子物質而言，該膜層不但滲透性高，而且分離的選擇性好。大孔支撐層呈多孔狀，僅起支撐作用，其厚度一般為50~250μ m ，它決定了膜的機械強度。
④復合膜由在非對稱膜表面加一層0.2~15μ m 的致密活性層構成。膜的分離作用亦取決于這層致密活性層。與非對稱膜相比，復合膜的致密活性層可根據不同需要選擇多種材料。⑤離子交換膜是一種膜狀的離子交換樹脂，由基膜和活性基團構成。按膜中所含活性基團的種類可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜和特殊離子交換膜。膜多為致密膜，厚度在200μ m 左右。
(2）無機膜
膜材料的選擇是膜分離的關鍵。聚合物通常在較低溫度下使用（最高不超過200℃)，而且要求待分離的原料流體不與膜發生化學反應。當在較高溫度下或原料為化學活性混合物時，采用無機膜較好。無機膜的熱穩定性能、力學性能和化學穩定性均較好，使用壽命長，污染少，易于清洗，孔徑分布均勻等，缺點是易破碎，成型性差，造價高。無機膜的發展大大拓寬了膜分離的應用領域。目前，無機膜的增長速度遠快于聚合物膜，此外，無機材料還可以和聚合物制成雜合膜，該類膜有時能綜合無機膜與聚合物膜的優點而具有良好的性能。
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