摘 要：目前膜分離技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，而膜材料的研究也一直是材料領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。高分子膜材料由于具有良好的性質(zhì)，成為了膜材料研究的主要方向。文章介紹了高分子膜材料在膜分離過(guò)程中的應(yīng)用，并重點(diǎn)介紹了高分子膜材料的改性方法和特性。對(duì)高分子膜材料發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：膜分離；高分子材料；改性

前言

18世紀(jì)人們開(kāi)始注意到生物膜，由于它能對(duì)組分進(jìn)行很好的分離，所以使得越來(lái)越多的人去研究。目前比較成熟的膜分離技術(shù)也就是根據(jù)生物膜的分離原理。膜分離是一種借住化學(xué)位或者外界能量，對(duì)氣體組分或液體組分進(jìn)行分離、提純、富集或分離的新穎高效的分離技術(shù)。

傳統(tǒng)的分離方法有蒸發(fā)，萃取，離子交換等。這些方法大多需要加熱或者加化學(xué)劑，所以對(duì)一些熱敏物質(zhì)或者生物活性物質(zhì)并不適用。相對(duì)而言，膜分離技術(shù)是在常溫下進(jìn)行的，對(duì)傳統(tǒng)分離方法沒(méi)辦法分離的物質(zhì)具有很好的應(yīng)用。目前，在污水處理、冶金、化工、電子等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。隨著膜分離技術(shù)的快速發(fā)展，膜材料的開(kāi)發(fā)被越來(lái)越重視。高分子膜材料由于具有良好的性質(zhì)在膜材料領(lǐng)域占有重要的位置，高分子膜材料的制備，改性，性能等被廣泛的研究，取得大量的成果，在膜分離方面被廣泛應(yīng)用。在此對(duì)高分子膜材料制備和改性的研究進(jìn)行探討。

1 高分子材料在膜制備中的應(yīng)用

膜分離的性能主要是由膜材料的特性決定的。目前高分子膜材料幾乎涵蓋了所以的膜分離過(guò)程，應(yīng)用十分廣泛。下面介紹一下目前常用的一些高分子膜材料。

1.1 纖維素

纖維素是一類(lèi)常見(jiàn)的天然高分子化合物，來(lái)源于植物細(xì)胞材料，資源非常豐富。其中醋酸纖維素（CA）是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)膜材料，它第一次應(yīng)用于膜分離是在1960年，Loeb和Sourirajan制造出非對(duì)稱(chēng)醋酸纖維素反滲透膜，其具有高脫鹽率和高透水量。同均質(zhì)醋酸纖維素反滲透膜相比，相同的脫鹽率，非對(duì)稱(chēng)醋酸纖維素透水量高出10倍。但是，由于醋酸纖維素分子中含有-COOR，在酸堿作用下容易發(fā)生水解，這嚴(yán)重限制了CA材料的單獨(dú)應(yīng)用。不過(guò)其與其他材料共混，如CA與三醋酸纖維素共混，制備的不對(duì)稱(chēng)鈉率膜，其截留分子量在200-600之間，在1MPa下對(duì)1000mg/L的Na2SO4水溶液截留率達(dá)到85%-98%。

纖維素及其衍生物是線型棍狀，不易彎曲的大分子。目前常把它制成微慮膜、超濾膜和反滲透膜等，應(yīng)用前景十分廣闊。

1.2 聚酞胺類(lèi)高分子材料

含有肽胺鏈（-CONH-）的一類(lèi)聚合物被稱(chēng)為聚肽胺類(lèi)高分子。它在膜領(lǐng)域可以被制備成液體、氣體分離膜。

1.3 殼聚糖

殼聚糖是一類(lèi)特殊的多糖。我們常見(jiàn)的多糖基本是顯酸性，而殼聚糖是唯一一個(gè)天然堿性，其含有反應(yīng)活性強(qiáng)的梭基和氨基。殼聚糖具有生物親和性好、可以生物降解、容易接枝改性和固定化微生物效率高等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用在可降解生物膜載體中。

除此之外，殼聚糖還容易改性成膜，耐溶劑性，無(wú)毒、抗菌、無(wú)副作用，在水溶液中易形成氫鍵，尤其對(duì)堿土金屬離子的脫出率很高。目前硬水軟化的反滲透膜主要材料就是殼聚糖，應(yīng)用潛力很大。

1.4 其它高分子材料

聚丙烯，聚四氟已烯，聚偏氟已烯等高分子材料也常被制成膜，這類(lèi)膜具有較好的耐氧化性，良好的疏水性。高分子材料種類(lèi)很多，每一類(lèi)都有自己的適用范圍，這就導(dǎo)致工作量很大，如果能充分利用高分子材料的改性和接枝特性，這就可以大大擴(kuò)寬高分子膜的應(yīng)用范圍。

2 高分子膜材料的改性

膜的性質(zhì)是由膜材料的特性決定的。隨著膜應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，目前對(duì)膜的要求越來(lái)越高，既要有高的選擇性，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，熱穩(wěn)定性，又要有較高的通量，足夠的機(jī)械強(qiáng)度。單一的高分子材料很難同時(shí)具備這些要求，高分子膜材料的改性得到重視和發(fā)展，通過(guò)改性，可以使獲得多種性能要求的膜材料。

目前常用的改性方法有活性劑吸附、輻照、表面接枝、等離子體表面聚合及等離子體表面改性等方法，每一種方法各有自身特點(diǎn)。

郭紅霞等人對(duì)高分子量聚乙烯微孔膜進(jìn)行改性，結(jié)果顯示改性膜具有較高的抗蛋白質(zhì)污染能力，且改性膜比未改性膜顯示較大的通量恢復(fù)，清洗后其通量恢復(fù)率可達(dá)80%以上。黃繼才等人將過(guò)渡金屬加入到醋酸釬維素（CA）中得到改性的CA，改性后的膜不僅耐高溫，而且還具有耐酸性。由此可以看出，通過(guò)改性后的高分子膜材料，其化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、耐蝕性以及機(jī)械性能等方面都有一定程度的提高，因此對(duì)高分子材料而言，對(duì)材料進(jìn)行改性是其研究的又一重要領(lǐng)域。

3 前景與展望

隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高，對(duì)生產(chǎn)成本要求不斷降低，高分子膜材料還有很大的不足。接下來(lái)從選擇性、通量穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益三個(gè)角度分析高分子膜材料的發(fā)展趨勢(shì)。

膜分離的最重要特點(diǎn)就是選擇透過(guò)性。針對(duì)高分子膜材料而言，滿(mǎn)足對(duì)更多物質(zhì)的選擇性分離問(wèn)題，應(yīng)該定量研究分子結(jié)構(gòu)與分離性能之間的關(guān)系。除了開(kāi)發(fā)天然高分子材料之外，還要更多的根據(jù)需要合成各種性能的組合高分子膜材料，這是高分子膜材料主要的發(fā)展趨勢(shì)。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化高分子膜材料、高分子合金材料也是發(fā)展方向。任何形式的分離膜，在使用過(guò)程中，都會(huì)存在膜孔堵塞，膜表面形成粘性附層等膜污染問(wèn)題。這是影響膜通量穩(wěn)定性和產(chǎn)值比最主要的原因。在今后的研究中，應(yīng)該重點(diǎn)放在污染小，壽命長(zhǎng)的膜材料。比如通過(guò)選擇合理的膜組件設(shè)計(jì)，合適的膜材料；針對(duì)高分子膜材料的防污染，清洗方法；科學(xué)的工藝流程等。這些都是目前高分子膜材料所需要解決的問(wèn)題。

膜分離技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域，不過(guò)在部分領(lǐng)域，由于膜材料的限制，還無(wú)法大范圍推廣，這也是高分子分離膜今后重點(diǎn)發(fā)展的方向。

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