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第2章 膜材料和膜制备 2-1 膜的分类 2-2 高分子膜材料 2-3 高分子膜制备 2-4 荷电膜（离子交换膜） 2-5 无机膜材料 2-6 膜的性能表征 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： (1)有高的截留率(或高的分离系数)和高的透水率； (2)有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能； (3)好的柔韧性和足够的机械强度； (4)抗污染性能好，使用寿命长，适用pH范围广； (5)运行操作压力低； (6)制备简单，便于工业化生产； (7)耐压致密性好，具有化学稳定性，能在较高温度下应用。 2-1 膜的分类 膜技术的核心是膜。膜的化学性质和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，化学稳定性，耐酸、碱、氧化剂和微生物侵蚀等。 比较通用的膜的分类方法主要有4种。 按膜的材料分类，天然膜和人工合成膜。 按膜的结构，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，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。 按膜的性质分类，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分子； 按用途和膜的作用机理分类，主要是液体分离膜。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。 分离膜按其凝聚状态可分为固膜、液膜、气膜三类，目前大规模应用的多为固膜。 固膜目前主要以高分子合成膜为主，它可以是致密或是多孔的，可以是对称或非对称的。另外，以无机物为膜材料的分离膜近年来也发展迅速。 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。 气膜分离现在尚处于实验研究阶段。 1．纤维素衍生物类 2．聚酰胺类 3．聚砜类 4．聚烯烃类 5. 含硅聚合物 6．含氟聚合物 有机高分子膜 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。 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，而无机膜的活性分离层则为无机金属、金属氧化物、陶瓷、玻璃、无机高分子材料等。 目前有机聚合物膜受到的重视比无机膜要大得多， 30 年来取得了令人瞩目的飞速发展。 1．纤维素衍生物类 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。 (1)二醋酸纤维素(CA)和三醋酸纤维素(CTA) 一般CA含有乙酸51.8％，CTA含有乙酸61.85％。制膜用CA应含乙酸55％～58％，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。 (2)再生纤维素(RCE) 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，是较好的透析膜用材料。抗蛋白质污染的系列再生纤维素微滤膜和超滤膜也已获得广泛应用。 (3)硝酸纤维素(CN) 制膜用硝酸纤维素是纤维素经硝化制得，其含氮量在11.2％～12.2％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。 (4)乙基纤维素(EC) EC可通过碱纤维素与乙基卤化物反应制取。EC由于具有较高的气体透过速率和较高的气体透过系数，故常用于氧氮分离。 二醋酸纤维素膜--- 典型的反渗透膜 二醋酸纤维素(Cellulose Acetate，缩写为CA)是一种由纤维素与乙酸酐(约40％)乙酰化而制得的适于反渗透用的膜材料。它是目前研究得最多的反渗透或超滤膜材料，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(CTA)，醋酸丙酸纤维、醋酸丁酸纤维(CAB)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。 2．聚酰胺类 (1)芳香族聚酰胺 第二代反渗透膜材料，用于中空纤维膜的制备。 (2)脂肪族聚酰胺 尼龙6和尼龙66是其典型代表。由它们制备的织布(府绸)和不织布用于反渗透膜和气体分离复合膜的支撑底布，超细尼龙纤维的不织布也可直接用于微滤。 (3)聚砜酰胺 常用于微滤膜和超滤膜材料。 (4)交联芳香聚酰胺 用于反渗透膜材料的制备，但具有不耐氯的缺点。 3．聚砜类 聚砜多用于超滤膜、气体分离膜制备，较少用于微滤。聚砜的玻璃化温度(Tg)为190℃，多孔膜可在80℃下长期使用。聚砜类材料经磺化或经氯甲基化和季铵化可制得荷电超滤膜、纳滤膜。 聚芳醚砜(PES) 主要制作可耐蒸汽杀菌的微滤膜、超滤膜材料，其Tg为235℃，可在140℃下长期使用。 4．聚烯烃类 (1)聚乙烯（PE） a．低密度聚乙烯 可用于拉伸法或热致相