功能高分子化学-7(膜材料-3).ppt

电场驱动膜分离过程-离子交换膜,具有离子选择透过性的功能膜。,一、离子交换膜的制备,半均相膜的制备,首先用胶粘剂吸浸单体进行聚合，然后导入活性交换基团制成含有胶粘剂的热塑性离子交换树脂，然后同异相膜那样的工艺加工成膜。,均相膜的制备,直接使离子交换树脂薄膜化。,异相膜的制备把粉状树脂与粘接剂以一定比例混合制成片状的膜，粘接剂采用热塑性聚合物。,二、离子交换膜的结构与性能,离子交换膜是片状薄膜，而离子交换树脂是颗粒的。离子交换树脂的微观结构基本上与离子交换树脂相同。,离子交换膜的组成,离子交换膜的主要性能指标交换容量：每克干膜含活性基团的毫克当量数。一般交换容量高的膜，选择透过性好，导电能力强。含水量：膜内与活性基团结合的内在水，以每克干膜所含 水的质量来表示。提高膜内含水量，可使膜的导电能力增加。一般的含水量：2040,膜电阻：在不影响其他性能的情况下，电阻越小越好，以降 低能耗。,选择透过度：反离子迁移数和膜的透过度表示,一般反离子的迁移数0.9,膜的透过度85%,机械强度:爆破强度膜受到垂直方向压力时所能承受的最高压力 抗拉强度-膜受到平行方向拉力时所能承受的最高拉力,三、离子交换膜的应用,离子交换膜技术主要应用在以下领域：电渗析水处理扩散渗析产品的浓缩、提取和精制氯碱工业电池隔膜及隔膜电解原子能工业及分析,1、电渗析技术,在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜的现象称为电渗析。,盐由脱盐室移出进入相邻的浓缩室，这样电渗析器可以用来脱盐也可进行盐的浓缩。,盐水的电渗析过程,纯水的制备：,电渗析离子交换组合脱盐是国内外通常采用的工艺流程,原水预处理电渗析混合床纯水,海水浓缩制盐：,食品、医药工业中的应用,脱除有机物（在电场不离解为离子的物质）中的盐分。有机物中酸的脱除或中和,有机酸盐取代反应制有机酸。,2、膜电解技术,利用阳离子交换膜将电解槽的阳极和阴极隔开，进行食盐水溶液电解制造氯气和烧碱或其他无机盐电解还原等的一种膜技术。,氯碱电解工业的应用,阳离子交换膜食盐电解法基本原理,3、渗析技术,借助扩散速度的差将两组分以上的溶质分离。驱动力为浓度差（化学位）。,4、高分子电解质型燃料电池,液膜分离液膜的结构和分类,液膜是一层很薄的液体，它能够将两个互溶的、组成不同的溶液隔开，并通过这层液膜的选择性渗透作用实现分离。,一、液膜主要成分 膜溶剂：选择膜溶剂考虑膜的稳定性和对溶剂的溶解性。表面活性剂：15 流动载体：使指定的溶质或离子进行选择性迁移。膜增强添加剂,二、液膜的类型,液膜分离液膜分离机理及应用,1.单纯迁移,2.滴内化学反应(I型促进迁移),液膜,NaOH+H2O(内相),含酚废水(外相),酚,3、膜相化学反应（载体输送II型促进迁移）,载体分子R1,R1+AR1A,向内中试剂R2,使分离浓缩合二为一,选择性：专一渗透性：高通量定向性：具有能量泵的作用,应用：在生物化学、医学、废水处理中应用。如利用液膜封闭来固定酶,LB膜,LB（Langmuir-Blodgett)膜是一种超薄有机薄膜，是通过在水空气界面上将不溶的分子加以有序排列，形成单分子膜，然后在转移到固体表面上而制得的膜。,LB膜一般由两亲分子构成。,制备LB膜的需2步：制备单分子层及将其转移到固体介质表面。,垂直移动法,水平移动法,应用：作为分子筛对气体进行分离。制备高林敏灵敏度，高选择性的生物传感器。,