【正文】 目前，液膜在青霉素及氨基酸的提純回收領(lǐng)域也較為活躍。根據(jù)形成液膜的材料不同，液膜可以是水性的，也可是溶劑型的。 2. 氣體分離膜的應(yīng)用領(lǐng)域 氣體分離膜是當(dāng)前各國均極為重視開發(fā)的產(chǎn)品，已有不少產(chǎn)品用于工業(yè)化生產(chǎn)。 1） H2的分離 美國 Monsanto公司 1979年首創(chuàng) Prism中空纖維復(fù)合氣體分離膜，主要用于氫氣的分離。 表 24 某些聚合物材料的氧氣透過率 品種 102 /kPa 品種 102 /kPa 聚乙烯 聚丙烯 聚異丁烯 1, 2— 聚丁二烯 1, 4— 聚丁二烯 34 3, 4— 聚異戊二烯 1, 4— 聚異戊二烯 C CCH3C5H11C CCH3C CCl2）形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 一般情況下，聚合物中無定型區(qū)的密度小于晶區(qū)的密度。 除了以上用途外，滲透蒸發(fā)膜在其他領(lǐng)域的應(yīng)用尚都處在實(shí)驗(yàn)室階段。 聚丙烯腈對水也顯示出很高的選擇性，但滲透通量較小，所以通常被用作復(fù)合膜的多孔支撐層。采用加入交聯(lián)劑可增強(qiáng)膜的機(jī)械性能，但同時會降低膜性能。 液 相 室氣 相 室膜真 空 泵冷 凝 液冷 凝 器圖 24a 滲透蒸發(fā)分離示意圖 (真空氣化 ) 液 相 室氣 相 室膜冷 凝 液冷 凝 器惰 性 氣 體惰 性 氣 體 凈 化 利 用圖 24b 滲透蒸發(fā)分離示意圖 (惰性氣體吹掃 ) 2. 制備滲透蒸發(fā)膜的材料 （ 1）滲透蒸發(fā)膜材料的選擇 對于滲透蒸發(fā)膜來說，是否具有良好的選擇性是首先要考慮的。 滲透蒸發(fā)操作所采用的膜為致密的高分子膜。全氟磺酸膜（ Nafion）以化學(xué)穩(wěn)定性著稱，是目前為止唯一能同時耐 40％ NaOH和 100℃ 溫度的離子交換膜，因而被廣泛應(yīng)用作食鹽電解制備氯堿的電解池隔膜。 N a+C lN a+N a+N a+N a+N a+N a+N a+N a+C l C l C l C l C l C l C l C lA K K K K KA A A AD C D D D DC C C陽 極 水 陰 極 水咸 水C l2 N a O H脫 鹽 水濃 縮 液圖 24 食鹽生產(chǎn)電滲析器示意圖 A：陰離子膜， K：陽離子膜； D：稀室， C：濃室 （ 2）膜電解 膜電解的基本原理可以通過 NaCl水溶液的電解來說明。這三種膜的可交換離子分別對應(yīng)為陽離子、陰離子和陰陽離子。目前，納濾膜已從反滲透技術(shù)中分離出來，成為獨(dú)立的分離技術(shù)。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，反滲透技術(shù)已擴(kuò)展到化工、電子及醫(yī)藥等領(lǐng)域。 反滲透技術(shù)所分離的物質(zhì)的分子量一般小于 500，操作壓力為 2～ 100MPa。 （ 6）造紙廠的廢水處理。 超濾膜的應(yīng)用也十分廣泛，在作為反滲透預(yù)處理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和陰極電泳漆的生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水的制備、工業(yè)廢水的處理等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。即最上層的表面活性層，致密而光滑，厚度為 ～ ，其中細(xì)孔孔徑一般小于 10nm；中間的過渡層，具有大于 10nm的細(xì)孔，厚度一般為 1～ 10μm ；最下面的支撐層，厚度為 50～ 250μm ，具有50nm以上的孔。對于這類情況，微孔膜有突出的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過微孔膜過濾后，細(xì)菌被截留，無細(xì)菌尸體殘留在藥物中。 微孔過濾技術(shù)目前主要在以下方面得到應(yīng)用： （ 1）微粒和細(xì)菌的過濾 可用于水的高度凈化、食品和飲料的除菌、藥液的過濾、發(fā)酵工業(yè)的空氣凈化和除菌等。 微孔膜的主要優(yōu)點(diǎn)為： ① 孔徑均勻，過濾精度高。膜的收縮主要發(fā)生在濕態(tài)保存時的失水。理論研究表明可知，膜的透過速率與膜的厚度成反比。合理的、先進(jìn)的制膜工藝是制造優(yōu)良性能分離膜的重要保證。與離子交換樹脂相同，離子交換膜也可分為強(qiáng)酸型陽離子膜、弱酸型陽離子膜、強(qiáng)堿型陰離子膜和弱堿型陰離子膜等。h。 （ 2）主要的非纖維素酯類膜材料 （ i）聚砜類 聚砜結(jié)構(gòu)中的特征基團(tuán)為，為了引入親水基團(tuán)，常將粉狀聚砜懸浮于有機(jī)溶劑中，用氯磺酸進(jìn)行磺化。以日本為例，纖維素酯類膜占 53％，聚砜膜占 ％，聚酰胺膜占 ％，其他材料的膜占 2％，可見纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位。幾種主要的膜分離過程及其傳遞機(jī)理如表 22所示。以后又開發(fā)了許多其它類型的分離膜。 1961年，米切利斯（ A. S. Michealis）等人用各種比例的酸性和堿性的高分子電介質(zhì)混合物以水 — 丙酮 — 溴化鈉為溶劑，制成了可截留不同分子量的膜，這種膜是真正的超過濾膜。并且膜技術(shù)還可以和常規(guī)的分離方法結(jié)合起來使用，使技術(shù)投資更為經(jīng)濟(jì)。 膜分離過程推動力： 濃度差、壓力差和電位差 等。 膜的形式可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。 物質(zhì)分離類型 1)同種物質(zhì)按不同大小尺寸的分離； 2)異種物質(zhì)的分離； 3)不同物質(zhì)狀態(tài)的分離等。 膜分離技術(shù)：利用膜對混合物中各組分的選擇滲透性能的差異來實(shí)現(xiàn)分離、提純和濃縮的新型分離技術(shù)。他提出，用比濾紙孔徑更小的棉膠膜或賽璐酚膜過濾時，若在溶液側(cè)施加壓力，使膜的兩側(cè)產(chǎn)生壓力差，即可分離溶液中的細(xì)菌、蛋白質(zhì)、膠體等微小粒子，其精度比濾紙高得多。反滲透膜開始工業(yè)化。 （ 4） 按功能分類 日本著名高分子學(xué)者清水剛夫?qū)⒛ぐ垂δ芊譃榉蛛x功能膜（包括氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學(xué)功能膜）、能量轉(zhuǎn)化功能膜（包括濃差能量轉(zhuǎn)化膜、光能轉(zhuǎn)化膜、機(jī)械能轉(zhuǎn)化膜、電能轉(zhuǎn)化膜，導(dǎo)電膜）、生物功能膜（包括探感膜、生物反應(yīng)器、醫(yī)用膜）等。此外，也取決于膜的制備技術(shù)。 纖維素醋類材料易受微生物侵蝕， pH值適應(yīng)范圍較窄，不耐高溫和某些有機(jī)溶劑或無機(jī)溶劑。 這類產(chǎn)品對鹽水的分離率在 80％～ 90％之間，但透水率很低，僅 ml/cm2 ③ 聚吡嗪酰胺類 這類膜材料可用界面縮聚方法制得。聚乙烯醇 /丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。 將制膜材料用溶劑形成均相制膜液，在模具中流涎成薄層，然后控制溫度和濕度，使溶液緩緩蒸發(fā)，經(jīng)過相轉(zhuǎn)化就形成了由液相轉(zhuǎn)化為固相的膜。 微生物的破壞主要發(fā)生在醋酸纖維素膜，而水解和冷凍破壞則對任何膜都可能發(fā)生。實(shí)施微孔過濾的膜稱為微孔膜。 ④ 無介質(zhì)脫落。 （ 5）藥物的除菌和除微粒 以前藥物的滅菌主要采用熱壓法。膜上微孔的尺寸和形狀決定膜的分離效率。此外，單位體積中空纖維狀超濾膜的內(nèi)表面積很大，能有效提高滲透通量。 （ 3）食品工業(yè)中的廢水處理 在牛奶加工廠中用超濾技術(shù)可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。當(dāng)液面升高至 H時，滲透達(dá)到平衡，兩側(cè)的壓力差就稱為滲透壓 （圖 23b） 。 一般來說，分離溶液中分子量低于 500的低分子物質(zhì)，應(yīng)該采用反滲透膜；分離溶液中分子量大于 500的大分子或極細(xì)的膠體粒子可以選擇超濾膜，而分離溶液中的直徑～ 10μm 的粒子應(yīng)該選微孔膜。與常用的冷凍干燥和蒸發(fā)脫水濃縮等工藝比較，反滲透法脫水濃縮成本較低，而且產(chǎn)品的療效、風(fēng)味和營養(yǎng)等均不受影響。 2. 納濾膜及其技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 納濾技