高分子分離膜polymeric membrane for separation
沿革 早在20世紀(jì)初已有用天然高分子或其衍生物制透析、電滲析、微孔過濾膜。1953年，美國C.E.里德提出了用致密的醋酸纖維素制的膜將海水分離為水和鹽，當(dāng)時由于水的透過速度極小而未能實用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地開發(fā)了各向異性的不對稱膜的制備方法。由于起分離作用的活性層極薄，流體通過膜的阻力小，從而開拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應(yīng)用。之后出現(xiàn)了中空纖維膜，使高分子分離膜更適于工業(yè)用途。70年代以來，氣體分離膜、透過蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學(xué)用膜的研究，開拓了高分子分離膜應(yīng)用新領(lǐng)域。
分類 高分子分離膜可按結(jié)構(gòu)分為:①致密膜，膜中無微孔，物質(zhì)僅從高分子鏈段之間的自由空間通過；②多孔質(zhì)膜，一般膜中含有孔徑為0.02～20μm的微孔，可用于截留膠體粒子、細(xì)菌、高分子量物質(zhì)粒子等；③不對稱膜，由同一種高分子材料制成，膜的表面層與膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不相同，表面層為0.1～0.25μm薄的活性層，內(nèi)部為較厚的多孔層;④含浸型膜，在高分子多孔質(zhì)膜上含浸有載體而形成的促進(jìn)輸送膜和含有官能基團(tuán)的膜，如離子交換膜；⑤增強(qiáng)膜，以纖維織物或其他方式增強(qiáng)的膜。
按膜的分離特性和應(yīng)用角度可分為反滲透膜（或稱逆滲透膜）、超過濾膜、微孔過濾膜、氣體分離膜、離子交換膜、有機(jī)液體透過蒸發(fā)膜、動力形成膜、鑲嵌帶電膜、液體膜、透析膜、生物醫(yī)學(xué)用膜等多種類別。
主要材料 最初用作分離膜的高分子材料是纖維素酯類材料。后來，又逐漸采用了具有各種不同特性的聚砜、聚苯醚、芳香族聚酰胺(見芳香族聚酰胺纖維)、聚四氟乙烯（見氟樹脂）、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、聚酰亞胺等。高分子共混物和嵌段、接枝共聚物（見聚合物）也越來越多地被用于制分離膜，使其具有單一均聚物所沒有的特性。制備高分子分離膜的方法有流延法、不良溶劑凝膠法、微粉燒結(jié)法、直接聚合法、表面涂覆法、控制拉伸法、輻射化學(xué)侵蝕法和中空纖維紡絲法等。
應(yīng)用 對近沸點混合物、共沸混合物、異構(gòu)體混合物等難以分離的混合物體系，以及某些熱敏性物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的分離。采用反滲透法進(jìn)行海水淡化所需能量僅為冷凍法的1／2，蒸發(fā)法的1／17，操作簡單，成本低廉。因此，反滲透法有逐漸取代多級閃蒸法的趨勢（見表）。膜分離用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒等食品工業(yè)中，因無需加熱，可保持食品原有的風(fēng)味。采用高分子富氧膜能簡便地獲得富氧空氣，以用于醫(yī)療。還可用于制備電子工業(yè)用超純水和無菌醫(yī)藥用超純水。用分離膜裝配的人工腎、人工肺，能凈化血液，治療腎功能不全患者以及作手術(shù)用人工心肺機(jī)中的氧合器等。80年代以來，高分子分離膜正在向高效率、高選擇性、功能復(fù)合化及形式多樣化的方向發(fā)展。不對稱膜和復(fù)合膜的制備以及聚合物材料的超薄膜化等的研究十分活躍。膜分離技術(shù)在新能源、生物工程、化工新技術(shù)等方面已顯示出它的潛力。
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