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新型材料成為高效膜分離材料

作者:膜分離技術發表時間:2018-08-03 15:51

  當今工業過程中涉及大量的分離、純化或者濃縮過程,因此分離技術成為現代工業中最重要的技術之一。目前,分離純化過程主要依賴于高能耗的基于熱的過程,例如蒸餾、蒸發、精餾等。據統計,化工工業中用于分離和純化的能源消耗占據了全部能源消耗的一半,其中80%被蒸餾過程消耗。因此,開發低能耗、高效的分離純化技術將極大降低能源消耗。
 


 

  膜分離過程是一種在選擇性膜兩側施加壓力差,使得待分離物質選擇性通過膜從而實現分離的過程,這一過程的核心技術是高效、高選擇性膜材料。這一技術在水純化或者海水脫鹽方面已經有了很成熟的應用,利用聚酰胺等聚合物材料的薄膜實現雜質或離子去除。然而,其在有機體系的應用相對滯后,這是因為大部分傳統的一維聚合物材料在有機溶液中不穩定。其次,傳統一維聚合物薄膜沒有永久性孔,導致分離速度非常低下。

  為了同時解決高穩定性、高溶劑通量及高選擇性的問題,選擇具有剛性骨架的自組裝多孔聚合物材料。這種材料相比于傳統的一維柔性聚合物材料有非常大的優勢:第一,三維全共軛結構使得這類材料在任何溶劑中不溶,且具有很高的熱穩定性;第二,剛性骨架支撐起豐富的自組裝微孔,有利于溶劑的傳輸;最后,可通過化學手段對孔結構或尺寸進行調控。然而其三維剛性結構在解決了結構穩定性的同時,其不溶的特性也同時帶來了材料成膜困難的問題。因此,如何獲得高質量的薄膜是解決這類材料在膜分離領域應用的關鍵一步。

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