第六章-高分子功能膜材料

2020/4/10功能高分子材料第六章高分子功能膜材料2020/4/10学校团委的工作主要是做什么的呢？需要制定什么工作计划呢？下面是美文网的小编为大家整理的“中学学校团委工作计划范文”，仅供参考，希望对大家有帮助，欢迎阅读！中学学校团委工作计划范文【1】一、指导思想结合我校本学年的工作中心，从实际出发，切实开展我校团的工作。以加强团员队伍建设，增强团员意识，调动团干部积极性，增加团组织的凝聚力，促进团组织自身建设，更好地发挥共青团组织的作用，为学校的发展和学生的进步创造良好的空间。二、工作目标全面提高我校团员、青少年学生的自身素质提高青年团员、教师的道德水平与师德修养，规范教育教学行为活跃校园文化。1、按照学校中心工作开展行之有效的活动提高团员的综合素质发挥团员的先锋带头作用。2、抓好团员学生的思想道德建设特别是做好团员榜样性教育工作。3、切实加强团队自身建设。4、继续抓好团队常规工作进一步创新工作思路。三、工作要点1、加强组织建设提高组织能力完善“团委——团支部——团员”的管理体系强化组织领导配备好团支部的领导班子让我校共青团工作充满蓬勃生机和活力使团委工作能有序有效的进行。2、团员注册完善组织结构主要内容一高分子功能膜分类二高分子功能膜制备方法三膜分离过程四膜过程和其他化工过程的联用五膜分离过程应用六其他功能膜2020/4/10高分子功能膜定义高分子功能膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料，也是具有特殊传质功能的高分子材料，通常称为分离膜，也称功能膜。用膜分离物质一般不发生相变、不耗费相变能，同时具有较好的选择性，且膜把产物分在两侧，很容易收集，是一种能耗低，效率高的分离材料，从功能上来说，高分子分离膜具有物质分离、识别物质，能量转化和物质转化等功能。利用其在不同条件下显出的特殊性质，已经在许多领域获得应用。2020/4/10一、高分子功能膜分类混合物分离膜使用功能划分药物释放缓释膜分隔作用保护膜气体分离膜高液体分离膜分根据被分离物质性质固体分离膜子离子分离膜功微生物分离膜能被分离物质粒度大小超细滤膜、超滤膜、微滤膜膜熔融拉伸膜沉积膜膜形成过程溶剂注膜界面膜动态形成膜密度膜根据膜性质相变形成膜乳化膜多孔膜2020/4/10按膜的材料分类表6—1膜材料的分类类别膜材料举例纤维素酯类纤维素衍生物类醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等非纤维素酯类聚砜类聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亚)胺类聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等聚酯、烯烃类涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)类聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他壳聚糖，聚电解质等2020/4/10目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其中约40多种已被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，其他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。2020/4/101.纤维素酯类膜材料纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式为：OHOHOHHOHHOHHCH2OHHHOHHOHHOCH2OHOOHOHOHHOHHOHHCH2OHHHHOHHOHHOCH2OHHn_222020/4/10从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维素或三醋酸纤维素。C6H7O2+(CH3CO)2O＝C6H7O2(OCOCH3)2+H2OC6H7O2+3(CH3CO)2O＝C6H7O2(OCOCH3)3+2CH2COOH2020/4/102.非纤维素酯类膜材料（1）非纤维素酯类膜材料的基本特性①分子链中含有亲水性的极性基团；②主链上应有苯环、杂环等刚性基团，使之有高的抗压密性和耐热性；③化学稳定性好；④具有可溶性；常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。2020/4/10（2）主要的非纤维素酯类膜材料（i）聚砜类聚砜结构中的特征基团为，为了引入亲水基团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用氯磺酸进行磺化。聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N—甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等。SOO2020/4/10OCCH3CH3OS聚砜聚芳砜聚醚砜聚苯醚砜OO[]nO[]nSOOSOOO[]nSOOO[]nSOOO2020/4/10（ii）聚酰胺类早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在80％～90％之间，但透水率很低，仅0.076ml/cm2·h。以后发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，pH适用范围为3～11，分离率可达99.5％（对盐水），透水速率为0.6ml/cm2·h。长期使用稳定性好。由于酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高要求。2020/4/10DuPont公司生产的DP—I型膜即为由此类膜材料制成的，它的合成路线如下式所示：H2NnCONHNH2Cl+nCOCClNHCONHNHCCnDMACOOO2020/4/10类似结构的芳香族聚酰胺膜材料还有：NHCONHNHCO[]nNH[CONHNHCONHCOCO]n2020/4/10（iii）芳香杂环类①聚苯并咪唑类如由美国Celanese公司研制的PBI膜即为此种类型。这种膜材料可用以下路线合成：NH2H2NNH2H2N+nOCOCOONNCHNNCH+2nOH+2nH2On2020/4/10②聚苯并咪唑酮类这类膜的代表是日本帝人公司生产的PBLL膜，其化学结构为：这种膜对0.5％NaCl溶液的分离率达90％～95％，并有较高的透水速率。NCONHSO2HNNCOn2020/4/10③聚吡嗪酰胺类这类膜材料可用界面缩聚方法制得，反应式为：nClCOCHClCOCH+nHNNHRR'界面缩聚COCHCOCHNNRR'+2nHCln2020/4/10④聚酰亚胺类聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。NCCOONCCOOArn2020/4/10其中，Ar为芳基，对气体分离的难易次序如下：H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C3H8易难聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，因此开发了可溶性聚酰亚胺，其结构为：NCCOOCH2CHRNCCOOCH2CHn2020/4/10（v）乙烯基聚合物用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/苯乙烯磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。2020/4/10二膜分离机理过筛和溶解-扩散多孔膜的分离机理主要是过筛原理，依膜表面平均孔径的大小而区分为微滤（0.1-10㎛）、超滤（2-100㎚）、纳滤（0.5-5㎚），以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶质分子。多孔膜表面的孔径有一定的分布，其分布宽度与制膜技术有关而成为分离膜质量的一个重要标志。一般来说，分离膜的平均孔径要大于被截留的溶质分子的分子尺寸。这是由于亲水性的多孔膜表面吸附有活动性、相对较小的水分子层而使有效孔径相应变小，这种效应孔径愈小愈显著。表面荷电的多孔膜可以在表面吸附一层以上的对离子，因而荷点膜的有效孔径比一般多孔膜更小。2020/4/10密度膜的分离机理在膜分离技术中通常将孔径小于1㎚的膜称为密度膜。这样的膜的分离或传质机理不同于多孔膜的筛分机理，而是溶解--扩散。即在膜上游的溶质（溶液中）分子或气体分子（吸附）溶解于高分子膜界面、按扩散定律通经膜层、在下游界面脱溶溶解速率取决于该温度下小分子在膜中的溶解度，而扩散率则按Fick扩散定律进行。一般认为，小分子在聚合物的扩散是由高聚物分子链段热运动的构象变化引起所含自由体积在各瞬间的变化而跳跃式进行的，因而小分子在橡胶态中扩散率比在玻璃态中的扩散率快，自由体积愈大扩散率愈快，升高温度可以增加分子链段的运动而加速扩散速率，但相应不同小分子的选择透过性则随之降低。2020/4/10三、分离膜制备方法相转换法粉末烧结多孔膜制备拉伸致孔法热致相分离法核径迹法铝阳极氧化多孔氧化铝膜制备方法溶剂涂层挥发法致密膜的制备水面扩展挥发法支撑膜加涂层复合膜的制备支撑膜加水面扩展连续超薄膜界面缩聚法在位制备复合膜2020/4/10四、膜分离过程1.膜分离过程分为：2.3.多孔膜用于混合物水的分离：渗析、微滤、超滤、纳滤、亲和膜等。依所用1.膜分为2.致密膜用于电渗析（ED）、逆渗析、气体分离、渗透汽化、蒸汽渗透等过程2020/4/104.1透析与电渗析透析透析是最早发明的膜分离过程。此法效率低，速度慢，处理量小。人工肾膜材料由丙烯酸酯类、聚砜、聚丙烯腈、聚苯醚(PPO)等.电渗析正负离子在电场驱动下分别向与之对应的电极迁移,速度快,加入有阴阳离子交换膜组成的膜对,即可使离子通过交换膜而实现溶液中的离子的脱除.用于苦咸水淡化、浓盐水制盐、除去果汁中有机酸.2020/4/104.1透析与电渗析利用偶极膜的电渗析过程将阳离子膜与阴离子膜复合或在膜的两侧分别引入阴阳离子交换基团即可得到偶极膜。偶极膜中的水分子在直流电场中被电解成了H-、OH+，分别向阴阳极迁移。近年来将离子交换树脂与电渗析过程结合的连续去离子技术（CDI）且不断改进提高水电阻（达到18M.cm）和处理量(250-350L/min).2020/4/10离子交换膜的工作原理电渗析在盐的水溶液（如氯化钠溶液）中置入阴、阳两个电极，并施加电场，则溶液中的阳离子将移向阴极，阴离子则移向阳极，这一过程称为电泳。如果在阴、阳两电极之间插入一张离子交换膜（阳离子交换膜或阴离子交换膜），则阳离子或阴离子会选择性地通过膜，这一过程就称为电渗析。2020/4/10电渗析的核心是离子交换膜。在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，实现溶液的淡化、浓缩及钝化；也可通过电渗析实现盐的电解，制备氯气和氢氧化钠等。图6—2为用于食盐生产的电渗析器的示意图。2020/4/10图6—2食盐生产电渗析器示意图A：阴离子膜，K：阳离子膜；D：稀室，C：浓室Na+ClNa+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+ClClClClClClClClAKKKKKAAAADCDDDDCCC阳极水阴极水咸水Cl2NaOH脱盐水浓缩液2020/4/10膜电解膜电解的基本原理可以通过NaCl水溶液的电解来说明。在两个电极之间加上一定电压，则阴极生成氯气，阳极生成氢气和氢氧化钠。阳离子交换膜允许Na+渗透进入阳极室，同时阻拦了氢氧根离子向阴极的运动，在阳极室的反应是：2Na++2H2O+2e=2NaOH+H2在阴极室的反应为：2Cl－－2e=Cl22020/4/10用氟代烃单极或双极膜制备的的电渗析器已成为用于制备氢氧化钠的主要方法，取代了其他制备氢氧化钠的方法。如果在膜的一面涂上一层阴极的催化剂，在另一面涂一层阳极催化在这两个电极上加上一定的电压，则可电解水，在阳极产生氢气，而在阴极产生氧气。2020/4/10电渗析技术应用领域自电渗析技术问世后，其在苦咸水淡化，饮用水及工业用水制备方面展示了巨大的优势。随着电渗析理论和技术研究的深入，我国在电渗析主要装置部件及结构方面都有巨大的创新，仅离子交换膜产量就占到了世界的1/3。我国的电渗析装置主要由国家海洋局杭州水处理技术开发中心生产，现可提供200m3/d规模的海水淡化装置。2020/4/10电渗析技术在食品工业、化工及工业废水的处理方面也发挥着重要的作用。特别是与反渗透、纳滤等精过滤技术的结合，在电子、制药等行业的高纯水制备中扮演重要角色。此外，离子交换膜还大量应用于氯碱工业。全氟磺酸膜（Nafion）以化学稳定性著称，是目前为止唯一