超强吸水高分子材料与分离薄膜材料课件.ppt

1、一、高吸水性树脂定义一、高吸水性树脂定义二、分类二、分类三、基本特点和用途三、基本特点和用途四、四、SAPSAP结构结构高吸水性树脂高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称简称SAP)也称为也称为高吸水性树脂高吸水性树脂、超强吸水剂超强吸水剂、高吸水性聚合物高吸水性聚合物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料子材料。高吸水性树脂高吸水性树脂SAP合成高分子系合成高分子系淀粉系淀粉系纤维素系纤维素系二、分二、分 类类甲壳质衍生物甲壳质衍生物聚丙烯酸类聚丙烯酸类聚丙烯酸钠交联物聚丙烯酸钠交联物丙烯酸丙烯酸乙烯醇共

2、聚物乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物丙烯腈聚合皂化物其它其它聚乙烯醇类聚乙烯醇类聚乙烯醇交联聚合物聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇乙烯醇其它亲水性单体接枝共聚物其它亲水性单体接枝共聚物其它其它纯合成高分子纯合成高分子淀粉类淀粉类淀粉淀粉丙烯腈接枝聚合水解物丙烯腈接枝聚合水解物淀粉淀粉丙烯酸共聚物丙烯酸共聚物淀粉淀粉丙烯酰胺接枝聚合物丙烯酰胺接枝聚合物其它其它纤维素类纤维素类纤维素接枝共聚物纤维素接枝共聚物纤维素衍生物交联物纤维素衍生物交联物其它其它其它其它多糖类多糖类(琼脂糖、壳多糖琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等、蛋白质类等天然高分子加工产物天然高分子加工产物首先看看它们和传统吸水材料相比首先看看它们和传统

3、吸水材料相比普通吸水材料普通吸水材料SAP超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述吸水能力高吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。可达自身重量的几百倍至几千倍。SAP优点优点吸水前吸水前吸水后吸水后超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述SAP优点优点保水能力高保水能力高:即使受压也不易失水即使受压也不易失水 超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述用途用途超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述用途用途植物养护泥植物养护泥各式吸潮剂各式吸潮剂超强吸水高分子材料综述超强吸水高分子材料综述H2O阶段阶段2吸水树脂的离子型网络吸水树脂的离子型网络2.SAP2.SAP的吸水原理的

4、吸水原理网络内外产生网络内外产生渗透压渗透压,水份进一步渗入水份进一步渗入.阶段阶段1 较慢。通过较慢。通过毛细管吸附毛细管吸附和和分散作用分散作用吸水。吸水。水分子通过水分子通过氢键氢键与树脂的亲水基团作用与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解亲水基团离解,离子之间的静电排斥力使离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。树脂的网络扩张。（内）（内）（外）（外）决定性作用决定性作用 随着吸水量的增大随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加其弹性收缩力也在增加,逐渐抵逐渐抵 消阴离子的静电排斥消阴离子的静电排斥,最终达

5、到最终达到吸水平衡吸水平衡。阶段阶段3吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图 1.高分子分离膜的定义 2.分离膜的种类 3.典型分离膜过程的应用膜膜料液料液水水小分子小分子 大分子大分子渗透液渗透液定义：具有选择性分离功能的薄膜材料。“21世纪的多数工业中，膜技术扮演着战略的角色”“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪化工的未来”膜简介膜简介 膜的种类膜的种类根据根据膜的膜的材质材质液体膜液体膜根据根据材料材料来源来源天然膜天然膜合成膜合成膜无机材料膜无机材料膜有机高分有机高分子膜子膜根据根据膜的膜的结构结构多孔膜多孔膜致密膜致密膜离子交换膜离子交换膜渗析膜渗析膜微

6、孔过滤膜微孔过滤膜超过滤膜超过滤膜反渗透膜反渗透膜渗透汽化膜渗透汽化膜气体渗透膜气体渗透膜根据根据膜的膜的功能功能固体膜固体膜 固体膜根据膜断面的物理形态根据固体膜的形态对称膜不对称膜复合膜平板膜管式膜中空纤维膜核径蚀刻膜3.5 典型的膜过程及应用典型的膜过程及应用分离膜的主要用途：分离膜的主要用途：利用膜对不同物质透过性不同对混合物分离利用膜对不同物质透过性不同对混合物分离半透性半透性评价评价标准标准对被分离物质的对被分离物质的透过透过性性（透过率）（透过率）对不同物质的选择性透过（透过选择性）对不同物质的选择性透过（透过选择性）（1 1）典型膜过程）典型膜过程 微滤微滤 微滤：微滤：当压力

7、推动流体透过膜或其他过滤介质，从流体中分离当压力推动流体透过膜或其他过滤介质，从流体中分离微米大小微米大小的粒子时，这个过程为微滤。的粒子时，这个过程为微滤。孔径：孔径：0.025100.02510n nm m；推动力为；推动力为0.010.2MPa0.010.2MPa 微孔膜：均匀多孔薄膜，厚度微孔膜：均匀多孔薄膜，厚度90150 90150 n nm m 原理：在压力差的作用下，利用膜的孔径的大原理：在压力差的作用下，利用膜的孔径的大小对微粒进行机小对微粒进行机 械筛分和截留。械筛分和截留。微滤的应用微滤的应用 微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、微粒和细菌的过滤。可用

8、于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。进行微粒和细菌含量的测定。气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。借助微孔膜去除。（2 2）典型膜过程超滤）典型膜过程超滤 超滤：按分子大小而去除的压力推动膜过

9、程超滤：按分子大小而去除的压力推动膜过程 孔孔径：径：2 50nm2 50nm 截留物质：能够截留分子截留物质：能够截留分子量量300500000300500000的物质。糖、生物分子、的物质。糖、生物分子、高分子聚合物、胶体物质高分子聚合物、胶体物质 操作压力：操作压力：0.1 0.5MPa0.1 0.5MPa。原理：筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而原理：筛分，小于孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔，而大于孔径的微粒则被截留大于孔径的微粒则被截留 膜材料：聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维素膜材料：聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维素超滤膜技术应用超滤膜技术应用超滤技术主要用于含

10、分子量超滤技术主要用于含分子量500-500,000500-500,000的微粒溶液的分离，的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化工、食是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化工、食品、医药、生化品、医药、生化 纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、病毒和其他异物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无物的除去，用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无菌水等。菌水等。食品工业。在牛奶加工厂中用超滤技术可从乳清中分离蛋白食品工业。在牛奶加工厂中用超滤技术可从乳清中分离蛋白和低分子量的乳糖。和低分子量

11、的乳糖。l 汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽车、家具等制汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽车、家具等制品的电泳涂装淋洗水中常含有品的电泳涂装淋洗水中常含有1 1-2-2的涂料（高分子物质），的涂料（高分子物质），用超滤装置可分离出清水重复用于清洗，同时又使涂料得到浓缩用超滤装置可分离出清水重复用于清洗，同时又使涂料得到浓缩重新用于电泳涂装。重新用于电泳涂装。l 果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除去果汁的果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除去果汁的果胶和酒中的微生物等杂质，使果汁和酒在净化处理的同时保持果胶和酒中的微生物等杂质，使果汁和酒在净化处理的同时保持原有的

12、色、香、味，操作方便，成本较低。原有的色、香、味，操作方便，成本较低。l 在医药和生化工业中处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物在医药和生化工业中处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物质，从生物中提取药物等。质，从生物中提取药物等。盐溶液盐溶液 纯水纯水H2O平衡平衡P 反渗透反渗透渗透渗透（3 3）典型膜过程反渗透）典型膜过程反渗透 反渗透过程已成功使反渗透过程已成功使用用3030多年，据统计，在全世界所有淡化多年，据统计，在全世界所有淡化过程生产过程生产1.151.15107m107m3 3/d/d的饮用水中，反渗透占的饮用水中，反渗透占23.4%23.4%。优点：能耗和投资运行费用低，占地小，

13、设备腐蚀轻，易建优点：能耗和投资运行费用低，占地小，设备腐蚀轻，易建造、操作、维修，建厂时间短。造、操作、维修，建厂时间短。海水淡化在沙特至少有海水淡化在沙特至少有6 6套，产水套，产水2300-57000 m2300-57000 m3 3/d/d，苦咸水，苦咸水淡化淡化1313套，套，3500-53000 m3500-53000 m3 3/d/d。反渗透技术的应用反渗透技术的应用（1 1）海水、苦咸水的淡化）海水、苦咸水的淡化海水海水液氯灭菌液氯灭菌硫酸铝絮凝硫酸铝絮凝砂滤砂滤硫酸调硫酸调pH=6反渗透反渗透二级反渗透二级反渗透活性炭脱氯活性炭脱氯饮用水饮用水（2 2）在医药、食品工业中用以

14、浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比较，反渗透与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比较，反渗透 法脱水浓缩成本较低，而且产品的风味和营养不受影响。法脱水浓缩成本较低，而且产品的风味和营养不受影响。（3 3）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收利用废）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收利用废 液中有用的物质等。液中有用的物质等。气体分离膜分离机理分离机理l 致密膜：没有宏观的孔洞，溶解致密膜：没有宏观的孔洞，溶解-扩散作用扩散作用l 多孔膜：有固定孔洞，孔径，筛分多孔膜：有固定孔洞，孔径，筛分膜材料膜

15、材料l H H2 2的分离：醋酸纤维素、聚砜、聚酰亚胺等的分离：醋酸纤维素、聚砜、聚酰亚胺等l O O2 2的分离富集：聚二甲基硅氧烷及其改性产品和含三甲硅烷的分离富集：聚二甲基硅氧烷及其改性产品和含三甲硅烷基的高分子基的高分子l COCO2 2分离：富氧膜可作为分离：富氧膜可作为COCO2 2分离膜，在膜材料中引入亲分离膜，在膜材料中引入亲COCO2 2的基团，可大大提高的基团，可大大提高COCO2 2的透过性。的透过性。l SOSO2 2的分离：引入亲的分离：引入亲SOSO2 2的亚砜基团分离性能。的亚砜基团分离性能。气体分离膜的应用气体分离膜的应用（1 1）特殊气体的富集：富氧空气主要用

16、于医用和工业燃烧）特殊气体的富集：富氧空气主要用于医用和工业燃烧（2 2）COCO2 2、SOSO2 2、H H2 2O O的回收和脱除。的回收和脱除。天然气的净化：天然气的净化：天然气：开采石油的伴生气，主要成分为甲烷，含少量乙烷、丁天然气：开采石油的伴生气，主要成分为甲烷，含少量乙烷、丁 烷、戊烷、烷、戊烷、COCO2 2、COCO、H H2 2S S 危害：造成管路及设备腐蚀；降低天然气热值，浪费管输能力；危害：造成管路及设备腐蚀；降低天然气热值，浪费管输能力；对于液化天然气还可能引起冻结。对于液化天然气还可能引起冻结。管输标准：管输标准：COCO2 23%3%；H H2 2S20mg/mS20mg/m3 3；Thank you