渗透压使浓溶液一边的毛细管液面上升.PPT

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 聚合物溶液的制备 高分子分离膜的制备 多孔膜 相转移法 干法成膜 湿法成膜 热法相变成膜 聚合物辅助相转变 粉末烧结法 拉伸致孔法 离子交换膜 异相，均相，复合 描述分离膜特性的物理量 透过性是指单位时间内，被分离物质通过单位面积膜的量。例如气体，它在单位时间内通过单位面积的速率为 式中，D和s分别为气体在膜中的扩散系数和溶解系数；d为膜厚；P1，P2：分别为膜两侧的气体压力。 影响膜透过性的因素： (1)高分子材料的组成和结构。 (2)被分离物质在高分子膜的溶解性能 (3)分离膜的聚集态结构和超分子结构 (4)被透过物质的物理化学性质。 选择性分离系数 是指在相同条件下，两种物质的透过量之比。例如单位时间内，A和B物质通过单位面积的量分别为QA和QB，透过选择性则为。 影响渗透选择性系数的因素 (1)聚合物的化学性质和官能团 (2)聚合物与被分离物质的相互作用力 (3)高分子材料的聚集态结构 (4)膜的孔大小和分布决定了通过膜的分子大小 膜电位 被膜隔开的两电解质溶液，其电位是不一样的，其电位差称为膜电位。 形成的原因是，在浓度差扩散力的驱动下，起初少量的阴或阳离子通过膜迁移到另一侧的溶液中，造成膜两侧溶液间存在电位差，它阻止离子进一步迁移。电位差的 大小与离子的性质，膜的特性、厚度、横截面积有关。与膜的形状无关 反渗透压 当某一种高分子分离膜把含有相同溶质分子的浓溶液和稀溶液隔开，溶质分子不能通过膜时，溶剂分子将从稀溶液向浓溶液扩散。其扩散力与两溶液之间的浓度差成正比。渗透未开始前，两毛细管的液面高度是一样的。渗透压使浓溶液一边的毛细管液面上升，直到两液面差形成的静压与渗透压平衡为止。这时，两毛细管的液面差，称之为反渗透压 产生反渗进压的原因 处于稀、浓溶液的膜溶胀程度不一样，在稀溶液一侧的膜溶胀大，产生的溶胀压大；处于浓溶液一侧的膜溶胀小，溶胀压小。溶胀压差将溶剂分子推向浓溶液，产生负反渗透压。另一方面，理论上，反渗透压膜不能透过溶质分子。少量的阳、阴离子在膜中扩散是不可避免的。当它们在膜中迁移时，阳、阴离子迁移速度相差很大时，就会形成扩散电位。如果阳离子扩散快，会推动膜中带电的水化阴离子向浓溶液扩散，形成正反渗透压；若阴离子迁移速度快，电场造成相反的效应，把孔中的液体拉向稀溶液，则产生了负反渗透压。 高分子分离膜的应用氯碱工业中 工业中脱柠檬酸 光学高分子膜 高分子气体分离膜 O2/N2分离 气体分离膜 水资源的再利用 有机液混合体系的分离 苯与环己烷混合物的分离 环己酮/环己醇/环己烷混合物的分离 高分子Langmuir-Blodgett膜 LB膜是水和空气界面形成的分子有序排列的单分子膜 自组装膜（self-asembled film） SA膜是利用分子自组装技术在固-液界面形成分子高度有序的膜材料。 SA膜的应用 界面电子转移激励研究中的应用 在化学和生物敏感器制作 在非线性光学器件制备 在摩擦磨损方面 在金属材料防腐方面 在纳米材料加工方面 * * * * * * * * * 第八章高分子功能膜材料 膜科学是一门新兴学科，研究的内容包括膜的化学组成、形态结构、构效关系、膜的形成方法、加工技术工艺、膜分离机制以及应用开发等诸多方向。同时膜科学也是一种交叉学科，采用了大量化学、物理、力学、电学、光学和医学等领域的研究成果，这些成果给膜科学的发展提供了强大的推动力。 膜是一种二维材料，广泛存在于自然界中，它具有分隔、分离和选择性透过的功能。 几种单质混合形成混合物的过程，是熵降低的过程，一般不需要能量。相反，从混合物分离出各个组分，例如，从乙醇和水的混合溶液中，分离出乙醇和水，需要蒸馏分离；对固液分离，需要浓缩。这些均涉及相变，需消耗能量。 膜分离过程是一种不涉及相变、新型的节能分离方法。其驱动力为压力、电场。为了加速传质过程，有时需要加热，总的来说，能量消耗较低。 膜分离原理 被分离物质从膜的一侧，克服膜的阻力，透过膜，扩散到膜的另一侧。有的物质容易透过膜，有的物质则较困难。膜的这种分离机理，目前大致可为： (1)机械过滤作用。分离膜上有孔，其孔径大小和孔尺寸的分布，决定了它的分离功能。被分离物质尺寸大于孔径的，则难以通过膜。所以被分离物质能否通过膜，还取决于被分离物质的尺寸，包括长度、体积和形状。 (2)溶解—扩散作用。当某一种物质在膜材料中具有一定的溶解度时，在驱动力的作用下，溶解的物质能够在膜中扩散运动，从膜的一侧扩散到另一侧，再从膜扩散到另一侧的溶液中。 (3)物质交