膜的分類（一）

時間：2023-03-24 06:16:29來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

膜的分類（一）

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

10.2.1功能膜的分類

10.2.1.1按膜斷面的物理形態分類

根據分離膜斷面的物理形態不同，可將其分為對稱膜，不對稱膜、復合膜、平板膜、管式膜、中空纖維膜等。這種劃分的依據主要來自于不對稱膜的底層和皮層的孔尺寸大小不同，即從底層到皮層的膜本體中存在膜孔徑的梯度分布。其中的一表面層甚至兩表面層可能沒有孔。也有可能是有不同的材料構成的所謂復合膜(Composite membranes)。對稱膜包括無孔的致密膜(Homogeneous membrane)和多孔對稱膜。所有膜裝置的核心部分是膜組件，即按一定技術要求組裝在一起的組合構件。膜組件主要可分為毛細管中空纖維式、平板-框式和卷式膜組件。膜的基本形態種類如圖10-1所示。

10.2.1.2按膜的材料分類

不同的膜分離過程對膜材料有不同的要求。反滲透膜材料必須是親水性的(hydrophilic)，氣體分離膜的透量與有機高分子膜材料的自由體積和內聚能的比值有直接關系；膜蒸餾要求膜材料是疏水性的(hydrophobic)；超濾過程膜的污染取決于膜材料與被分離介質的化學結構。因此，根據不同的膜分離過程和被分離介質，選擇合適的聚合物作為膜材料是制備分離膜首先必須解決的。目前研究和已經應用的聚合物分離膜材料大致可歸納為以下幾類，見表10-1。

圖10-1 膜的基本形態種類

表10-1膜材料的分類

纖維素是資源最為豐富的天然高分子，由于纖維素的分子量很大，在分解溫度前沒有熔點，且不溶于通常的溶劑，無法加工成膜，必須進行化學改性，生成纖維素醚、纖維素酯才能溶于溶劑。纖維素本身也能溶于銅氨溶液和二硫化碳等，在紡絲和成膜過程中又回復到纖維素的結構，故稱為再生纖維素。再生纖維素目前主要應用在微濾膜和超濾膜；硝酸纖維素(CN)主要應用在微濾膜；醋酸纖維素(CA)和三醋酸纖維素(CTA)是制備不對稱反滲透膜的基本材料，CA也被制備為卷式超濾組件以及微濾膜；乙基纖維素(EC)主要被應用在分離O2、N2的中空纖維膜中。

聚砜是一類耐溫高強度工程塑料，具有優異的抗蠕變性能，故自雙酚A型聚砜(PSF)出現后，即繼CA后發展成為目前最重要、生產量最大的合成膜材料，它可用作微濾膜和超濾膜，更可用作復合膜的底膜，用于RO和氣體分離膜。

聚酰胺類主要有脂肪族聚酰胺(RO膜、氣體膜的支撐底布和微濾膜)、聚砜酰胺(超濾膜和微濾膜材料)、芳香族聚酰胺(第二代RO膜)、交聯芳香聚酰胺(RO膜)；聚酰亞胺是一類耐高溫、耐溶劑、耐化學品的高強度、高性能材料。聚酰亞胺在氣體分離方面表現出有較高的選擇透過性，但氣體的透過速率很慢，缺乏實用價值。大量結構與透氣性能間關系的研究總結出在結構中引入六氟異亞丙基基團，在酰亞胺氮的位置引入甲基、異丙基或鹵素基團，有利于增加聚合物的自由體積，導致氣體透過系數可以增加1～2個數量級，而選擇性則下降不多。

聚酯類樹脂強度高，尺寸穩定性好，耐熱、耐溶劑和化學品的性能優良，廣泛用于分離膜的支撐增強材料。主要有滌綸(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)等。聚烯烴類主要有聚乙烯，聚丙烯腈和聚4-甲基-1-戊烯(PMP)等；乙烯類聚合物是一大類聚合型高分子材料，其中在膜材料方面得到應用的有聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯和聚偏氯乙烯。含氟(硅)類主要有聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等，但是目前還沒有廣泛使用。其他主要有殼聚糖和聚電解質等，主要與別的材料聯合使用。

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