分离功能高分子材料.pptx

本章主要内容及要求（重点章）概述分离功能的影响因素§3.1离子交换树脂物理微观结构：凝胶型—均相，无孔，溶胀后使用，离子在链间扩散；大孔型—非均相，毛细孔，比表面大；载体型—树脂覆于非活性珠粒表面，强度高。形态：树脂（珠粒）离子交换树脂的功能应用§3.2螯合树脂功能：金属离子的富集、分离、分析、回收形成高分子金属络合物，可能是新的功能高分子材料。（如具有热、光、电、磁等性能，或催化功能）主要性能指标：基本同离子交换树脂吸附率：树脂吸附量达到总吸附量一半时所需的时间。用t1/2表示。螯合性树脂的分类§3.3吸附树脂吸附性树脂的分类（根据骨架极性）吸附性树脂的特点：应用甜菊糖的提取§3.4高吸水性树脂高吸水性树脂的种类（按原料分）：高吸水性树脂的合成方法：合成吸水树脂的交联方法：高吸水性树脂的基本性质：实例：溶液法合成聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水性树脂应用§3.5高分子絮凝剂高分子絮凝剂的功能原理：高分子絮凝剂的特点：应用§3.6高分子复合物类别§3.7高分子分离膜§3.7.1膜分离过程的原理膜分离气体的机制：非多孔均质膜的溶解扩散机制—分子溶解在膜中，在某种驱动力下作活性扩散。透过量主要与分子大小及膜材质有关。多孔膜的透过扩散机制—不同分子通过膜中孔时产生速度差。分离过程主要取决于膜的结构。膜分离液体的机制：对混合溶剂的分离采用气体分离的机制处理；对溶质的分离机制理论尚不完善：过筛机制—分子或其聚集态尺寸与分离膜网孔尺寸决定通过网孔的过程；溶解扩散机制任何膜分离过程都不仅是一种过程机制起作用；除溶解、扩散、过筛外，还可能涉及吸附、交换等作用。因此，膜分离过程取决于膜的组成和结构、被分离物质的体积和性质、及两者间的相互作用§3.7.2高分子分离膜的构效关系类别纤维素酯类：性能稳定，只在高温和酸碱存在下水解；易受微生物侵蚀，PH适应范围较窄。醋酸纤维素聚砜、聚芳砜类：热、化学、水解稳定性好，强度高，PH适应范围广（1-13），耐高温（120℃），抗氧化性、抗氯性好。芳香族聚酰胺类：PH适应范围较广（3-13），盐水分离率高，长期使用稳定性好；对氯敏感。离子交换膜磺化聚苯乙烯、聚苯醚、聚砜膜的结构与性能的关系膜的元素化学组成膜的链结构膜的微观形态（链构象）膜的结晶态（聚集态结构）膜的物理形态§3.7.3高分子分离膜的制备工艺§3.7.4高分子分离膜的分类膜过程膜过程§3.7.5离子交换膜离子交换膜与离子交换树脂的比较电渗析法处理海水电渗析：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。电位差驱动离子交换膜应用的实例：扩散渗析法回收酸：浓差驱动膜电解食盐基本原理：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§3.7.6微滤、超滤、反渗透微孔过滤（MF，微滤）膜作用原理：膜孔对溶液中的悬浮微粒有筛分作用；在压差作用下，大于孔径的被截留，小于孔径的随溶剂透过。膜体形态：开放式网格结构，均匀的多孔薄膜，厚度在90～150μm左右孔径尺寸：0.1-10微米；可筛分粒径﹥0.05微米操作压力﹤0.3MPa应用：微粒和细菌的过滤；净化气体、溶剂、水，精制食品、药物，测定微粒细菌含量。如用于药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性药物，如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情况，微孔膜有突出的优点，经过微孔膜过滤后，细菌被截留，无细菌尸体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。许多液态药物，如注射液、眼药水等，用常规的过滤技术难以达到要求，必须采用微滤技术。如：对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种。超过滤（UF，超滤）膜作用原理：盐水侧与纯水侧的压差大于渗透压时，水由盐水侧流向纯水侧，是渗透的逆过程。分离截留的原理为筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而大于孔径的微粒则被截留。膜上微孔的尺寸和形状决定膜的分离效率。孔径尺寸：1-100纳米，介于微滤和反渗透之间；分子量截留值1000-上百万；截留各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、酶等大分子及胶体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。膜体形态：均为不对称膜（非均质膜），二或三层结构。最上层：表面活性层，致密而光滑