超强吸水高分子材料与分离薄膜材料.ppt

超强吸水高分子材料与分离薄膜材料现在学习的是第1页，共30页一、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结构结构现在学习的是第2页，共30页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现在学习的是第3页，共30页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现在学习的是第4页，共30页聚丙烯酸类聚丙烯酸钠交联物丙烯酸乙烯醇共聚物丙烯腈聚合皂化物其它聚乙烯醇类聚乙烯醇交联聚合物乙烯醇其它亲水性单体接枝共聚物其它纯合成高分子纯合成高分子现在学习的是第5页，共30页淀粉类淀粉丙烯腈接枝聚合水解物淀粉丙烯酸共聚物淀粉丙烯酰胺接枝聚合物其它纤维素类纤维素接枝共聚物纤维素衍生物交联物其它其它多糖类(琼脂糖、壳多糖)、蛋白质类等天然高分子加工产物天然高分子加工产物现在学习的是第6页，共30页首先看看它们和传统吸水材料相比首先看看它们和传统吸水材料相比V.SV.S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现在学习的是第7页，共30页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现在学习的是第8页，共30页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现在学习的是第9页，共30页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现在学习的是第10页，共30页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现在学习的是第11页，共30页现在学习的是第12页，共30页现在学习的是第13页，共30页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现在学习的是第14页，共30页 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 现在学习的是第15页，共30页现在学习的是第16页，共30页 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现在学习的是第17页，共30页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”膜简介膜简介现在学习的是第18页，共30页 膜的种类膜的种类根据膜根据膜的材质的材质液液体体膜膜根据根据材料材料来源来源天天然然膜膜合合成成膜膜无机材料膜无机材料膜有机高分子有机高分子膜膜根据膜根据膜的结构的结构多多孔孔膜膜致致密密膜膜离离子子交交换换膜膜渗渗析析膜膜微微孔孔过过滤滤膜膜超超过过滤滤膜膜反反渗渗透透膜膜渗渗透透汽汽化化膜膜气气体体渗渗透透膜膜根据膜根据膜的功能的功能固固体体膜膜现在学习的是第19页，共30页 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现在学习的是第20页，共30页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标评价标准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）现在学习的是第21页，共30页（1 1）典型膜过程）典型膜过程 微滤微滤微滤：微滤：当压力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微米大小小的粒子时，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。现在学习的是第22页，共30页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，从而进行微粒和细菌的检测。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。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、细菌、病毒等；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，都可借助微孔膜去除。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。现在学习的是第23页，共30页（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、高分子聚的物质。糖、生物分子、高分子聚合物、胶体物质合物、胶体物质操作压力：操作压力：0.1 0.5MPa 0.1 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，而大原理：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现在学习的是第24页，共30页超滤膜技术应用超滤膜技术应用超滤技术主要用于含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，是的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化工、食品、医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、病毒和其他异物的除去，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菌水等。用于制备高纯饮用水、电子工业超净水和医用无菌水等。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和食品工业。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。低分子量的乳糖。现在学习的是第25页，共30页 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泳涂装淋洗水中常含有1 1-2-2的涂料（高分子物质），用超滤装置可的涂料（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重新用于电泳涂装。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。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原有的色、香、味，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色、香、味，操作方便，成本较低。操作方便，成本较低。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。生物中提取药物等。现在学习的是第26页，共30页盐溶液盐溶液 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）典型膜过程反渗透现在学习的是第27页，共30页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，在全世界所有淡化过程多年，据统计，在全世界所有淡化过程生产生产1.15107m1.15107m3 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，设备腐蚀轻，易建造、操优点：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。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，苦咸水淡化，苦咸水淡化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、苦咸水的淡化现在学习的是第28页，共30页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现在学习的是第29页，共30页（2 2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、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。现在学习的是第30页，共30页