微滤（二）

4.1.5 几种典型的无机微滤膜材料有哪些性能特征？ 

用于制备微滤膜的无机材料主要包括氧化铝（Al₂O₃）、氧化锆（ZrO₂）、氧化钛（TiO₂）、 氧化硅（SiO₂）等，还有玻璃、碳、金属（铝、不锈钢、钯、钨、银）等。 与其他几种材料膜相比，氧化铝陶瓷膜、氧化锆陶瓷膜和玻璃膜均已商品化，可以大规模地供应市场，应用最多。陶瓷膜耐高温，可在1000～1300℃下使用（玻璃膜除外），耐化学腐蚀和生物侵蚀，如陶瓷膜比金属膜更耐酸腐蚀。多孔金属材料制成的多孔金属微滤膜目前也有商品出售，孔径范围在0.2～0.5μm，厚度50～70μm，孔隙率达60%，主要用于具有催化和分离双重功能的膜反应器。目前，由于这种材料价格较高，在工业上大规模使用还有一定局限性。与有机高分子微滤膜相比，无机膜在涉及高温及腐蚀过程中发挥更为重要的作用。无机膜也有不足之处，如造价高、不耐强碱、韧性差、弹性小、成型加工及组件安装难度较大。 

4.1.6 微滤膜的制备方法有哪些？ 

制备微滤膜的方法主要有相转化法（浸没沉淀相转化法、热致相分离法、溶剂蒸发相转化法、气相 沉淀相转化法）、熔融拉伸法、核径迹-刻蚀法、辐射固化法、溶出法、浸出/分相法、烧结法和阳极氧化法等。 有机高分子微滤膜的制备主要采用相转化法、热致相分离法、熔融拉伸法、核径迹-刻蚀法、辐射固化法、溶出法和烧结法，其中最常用方法是浸没沉淀相转化法、热致相分离法、熔融拉伸法和核径迹-刻蚀法。 无机微滤膜的制备主要采用烧结法、浸出/分相法、核径迹-刻蚀法和阳极氧化法。烧结法是无机膜制备的主要方法，如陶瓷膜（Al₂O₃ 、ZrO₂）的制备；浸出/分相法用于多孔玻璃膜的制备；核径迹-刻蚀法用于云母、玻璃膜的制备；阳极氧化法用于金属铝膜的制备。 各种制膜方法均有其局限性。因而，几种方法有机结合的新型制膜工艺已被采用，如浸没沉淀相转化法与热致相分离法的结合（改进热致相分离法）、溶出法与相转化法的结合、溶出法与熔融拉伸法的结合。 

4.1.7 什么叫相转化法制膜？ 

相转化法是制取微孔滤膜的最常用方法，仅适用于高分子聚合物。该制膜方法就是配制一定组成的均相聚合物溶液，通过一定的方法将聚合物溶液流延成相应的形状，溶剂向非溶剂中转移扩散，均相的聚合物溶液发生相分离，聚合物变成一个三维大分子网络式的凝胶结构。随着溶剂、添加剂和凝固浴的不同，相转化制膜法分为：浸没沉淀相转化法、热致相分离法、溶剂蒸发相转化法、气相沉淀相转化法。 相转化法制膜局限于在常温下能溶于溶剂的高分子材料，如醋酸纤维素、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氯 乙烯、聚偏氟乙烯等；热致相分离法的出现将相转化法制膜材料扩展到聚乙烯、聚丙烯、聚酯等常温下不溶的结晶性高分子材料。 

4.1.8 浸没沉淀相转化法制膜工艺过程及原理是什么？ 

浸没沉淀相转化法也叫非溶剂致相分离法。在浸没沉淀相转化法制膜过程中，先将聚合物溶于溶剂配成制膜液，将其流延于增强材料上（平板膜和管式膜采用）或从喷丝口挤出（中空纤维膜采用），而后迅速浸入非溶剂浴中（凝固浴）。此时，制膜液中溶剂扩散进入凝固浴，而凝固浴中非溶剂扩散进入膜内，经过一段时间后，溶剂与非溶剂之间的交换达到一定程度，聚合物溶液（制膜液）变成热力学不稳定溶液，发生液-液相分离或固-液相分离（结晶作用），聚合物从制膜液本体中结晶固化构成膜的主体，溶剂、非溶剂和少量聚合物形成的稀溶液则在制膜液本体中构成膜的孔道结构。 传统相转化法制膜多指此工艺过程，它是溶液法制备聚合物膜的重要方法，俗称“湿法”制膜工艺。 

4.1.9 热致相分离法（TIPS）制膜工艺过程原理是什么？TIPS法制膜工艺的特点是什么？ 

热致相分离法（Thermally Induced Phase Separation，TIPS）是利用一种特殊溶剂，在高温下是膜材料的良溶剂，低温时是膜材料的非溶剂，制备工艺为：在聚合物的熔点以上，将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂（又称稀释剂）中，形成均相溶液，然后降温冷却。在冷却过程中，体系会发生液-液相分离和固-液相分离。控制适当的工艺条件，在分相之后，体系形成以聚合物为连续相， 溶剂为分散相的两相结构。这时再选择适当的挥发性试剂（即萃取剂）把溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的聚合物微孔膜。 TIPS法制膜工艺特点：① 拓宽了制膜材料的范围，TIPS法除了能把传统的聚合物膜材料制成微孔膜外，还可以把结晶性 的，带有强氢键作用的一类常温下难有溶剂的聚合物制成微孔膜。如等规聚丙烯（iPP）、超高分子量聚乙烯（UHMPE）等。已经实现工业化生产或具备工业生产条件的材料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚砜（PSF）和聚偏氟乙烯（PVDF）。② 可调控孔径和孔隙率大小，在TIPS过程中，溶剂的种类、组成、冷却条件等都对最终的孔结构有密切关系，改变其中一个或几个条件就可以达到调节孔径、孔隙率的目的。③ 可控制孔结构和形态，改变TIPS制膜条件可以得到诸如蜂窝状孔、带状孔和树枝状孔等结构形态，适应不同的用途。膜内的孔可以是封闭，半封闭或者开放式，孔径分布也可以做得相当窄。 ④ 容易实现连续化生产。