科技成果:高效分离膜

2014-06-17 09:24:50   来源:高分网   点击:


  分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5%的普通啤酒用水稀释成两瓶,然后倒入玻璃容器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分离膜,就能够在几分钟内提取出酒精浓度达93%的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场,促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗电能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中分离另一种液体,只能使用蒸馏法。

  分离膜是80年代初迅速发展起来的高分子材料,它能从混合物中有选择地提取所需要的物质,包括固体、液体和气体。分离膜的工作原理还不十分清楚,大致可以认为是以浓度差或压力差为驱动力,选择透过的结果。从分离方式上看,可以分为混合气体的分离,混合有机液体的分离,水溶液中溶质、离子的分离(液-液透析)和水溶液的分离(逆渗透)等。

  分离膜可以是一种高分子材料,也可以是两种或多种高分子材料的共聚体,分离膜的结构类似于筛网,不过它不存在任何肉眼可见的网眼,它的自由空间是高分子膜的高分子链间的间隙,其大小至多只有100纳米(0.1微米)。

  在分离膜的实际应用中,较简单的装置如医用富氧器可直接采用平膜,而在要求小型化的人工肾中,分离膜被制成中空纤维,其外径为0.03~0.1毫米,内径为0.015~0.05毫米,长度为2~4米。把若干中空纤维集合成束使用,以增大接触面积。这种人工肾的年产量已达数百万件。能分离二氧化碳和氧的有机硅胶膜试用于人工肺,年产量也达到几万件。

  目前,分离膜的研究方向是不断扩大品种,寻找适合于各种分离物质使用的新型高分子材料,这种材料既要有高的吸附力和透过度,又要有好的支撑力,这样才能获得高效薄膜,减轻装置重量。



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