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疏水膜在膜蒸馏中的应用进展.ppt

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疏水膜在膜蒸馏中的应用进展序言序言近年来，MD过程膜材料的研究开发集中于3种 膜材料，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF) 和聚丙烯(PP)，它们的疏水性能都较好。PTFE、PV DF和PP的表面张力依次为(25～33)×10-3N/m、(23 34)×10-3N/m和40×10-3N/m，说明PTFE膜的疏水性 最好。 从耐氧化性及化学稳定性看，PTFE膜优于其 他两种膜，这使得PTFE膜所应用的物系非常广泛， PVDF膜次之。PP膜化学稳定性及耐氧化性相对较 差。PTFE疏水膜试验，表明组件可保持较高膜通量；改性明显降低 了膜污染程度。 PTFE膜用于MD过程的研究表明，膜结构参数 的最佳范围是：微孔孔径0.2～1m，孔隙率62%～ 80%。因此，研制和开发新膜的关键是改善这两个 性能参数，以便大幅度提高膜的通量。另外如何降 低膜的成本也是值得关注的问题，只有研制成本较 低且易于产业化的制膜工艺，才能使这种性能优良 的MD用膜材料发挥更大的作用。 PVDF疏水膜1、固含量对膜性能的影响 一般认为，随PVDF含量增加,初凝胶时间变短, 相转化分离过程加快，微胞构造和网络未能充分发 育，故膜的平均孔径和孔隙率都减小。由电镜扫描 图可知，随PVDF含量增加，膜结构变得更为紧密， 下表面的孔径减小。 2、溶剂对膜性能的影响 可作为聚偏氟乙烯溶剂的物质有：二甲基乙酞胺 (DMAc)，二甲基甲酞胺(DMF)，N-甲基吡络烷酮 (NMP)，二甲基亚砜(DMSO)等非极性溶剂。以DMA- c和DMF为溶剂制得膜的形态兼有海绵状结构和指状 孔结构，以DMSO和NMP作溶剂制得的膜，其指状 孔相互贯通形成较大的空腔。 另外可以通过采用混合溶剂的方法，来改善膜 的孔径和孔隙率。王静荣通过控制DMAc/AC的比 例，在相同的条件下，考察丙酮含量对膜性能的影 响。发现随丙酮含量增加，膜的透水量下降，截留 率升高。 3、添加剂对膜性能的影响 为制备用于膜蒸馏的疏水性PVDF微滤膜，不宜 采用水溶性高分子添加剂。因为水溶性高分子添加 剂会残留于膜中，虽可用乙醇反复萃取去除，但仍 仍有少量不能除尽，从而降低膜的疏水性、膜蒸馏 的截留率和膜的使用寿命。 孔瑛等采用易于去除的无机盐LiCl作添加剂制 备PVDF膜，结果表明，所制备的膜具有高孔隙率、 低孔径和高除盐率。膜的疏水性也明显提高，膜的 形态结构则发生了明显的变化，兼有指状结构和海 绵状结构。 4、挥发时间对膜性能的影响 对于有挥发性溶剂的铸膜液，挥发时间的变化 不仅改变了铸膜液的组成，也改变了铸膜液中聚合 物的聚集态结构。因而对膜的形态结构有着复杂的 影响。对于Ac/DMAc-PVDF体系，孔瑛等指出随挥 发时间增加平均孔径整体上大幅度上升，而孔隙率 在总体上有所下降。 5、凝胶液组成对膜性能的影响 孔瑛等指出在凝胶浴中加入NaCl后，减少了沉 淀剂水的活度，从而使溶剂和沉淀剂的化学势之差 降低，溶剂与沉淀剂的交换速度降低，最终导致聚 合物沉淀速度降低，形成致密膜结构。NaCl浓度越 大，膜越致密，因而其孔隙率也越低。在凝胶浴中 加入乙醇对膜形态结构的影响与加入NaCl完全不同。 随着乙醇含量的增加,膜中指状结构逐渐减少,最终完全成为海绵状结构。这个变化与沉淀剂溶解度参 数有关。 6、凝胶液温度对膜性能的影响 刘双进指出膜性能随凝胶水浴温度升高,膜的透 水速度明显提高,截留率有所降低。说明膜的孔径受 凝固速度的影响,而凝固速度决定于膜中溶剂与非溶 剂之间的扩散速度。温度升高,非溶剂扩散速度加快, 从而得到孔径较大的膜。 PP疏水膜固-液相分离前引入蒸发过程，由于蒸发过程的进行 可在相分离前在聚合物中形成从表层到底层的浓度 梯度，制得了表层孔径渐小的蜂窝状非对称i-PP微 孔膜。 2、PP中空纤维膜的研制 PP膜因为价格低廉而具有较大的市场竞争力， 从工业应用前景看，中空纤维膜的研制具有产业 化优势，开发价值很高，纺丝工艺在决定膜性能方 面起了重要作用。采用不同稀释剂体系制取的聚丙 烯中空纤维膜，提高膜的分离性能是首要目标，同 时也要兼顾膜的成本。总之，PP膜因其价格低廉而具有很好的应用前 景，但该膜制备工艺较难控制，另外由于PP膜制备 中存在表面皮层、易污染、抗氧化性能差等不利因 素，也是研究者亟待解决的问题。 结语求的目标。另外用于膜蒸馏膜材料的开发应放眼于 工业化制备及应用，故工艺简单、易于操作、成本 低廉应作为首要研究方向。新型理想的膜材料研制 成功，将使新型分离技术—膜蒸馏具有更广阔的应 用空间。ThankYou!