二 发展趋向

1. 膜材料

众所周知，生物膜具有惊人的分离效率。例如，海带从海水中富集碘，其浓度比海水中碘大 1000 多倍；石毛（藻类）浓缩铀的浓缩率达 750 倍。因此，仿生是分离膜的发展方向。生物膜是建立在分子有规则排列的基础上，而目前使用的分离膜多是功能高分子膜，是不规则链排列的聚合物。仿生膜要克服这一根本差别，达到生物膜的分离水平，还是一个比较遥远的目标。当前，分离膜材料发展的趋向是：

1. 继续开发功能高分子膜材料①根据现今对膜分离机理的认识， 继续合成各种分子结构的功能高分子，制成均质膜，定量地研究分子结构与分离性能之间的关系。这类工作主要结合气体分离膜过程进行。② 在膜的表面进行改性。根据不同的分离对象，引入不同的活化基团，使其“活化”。一般的表面改性方法有：（a）先将膜材料改性，然后成膜。例如，聚砜高分子用硫酸磺化，然后将磺化聚砜制成表面荷负电的分离膜。（b）通过化学反应进行表面改性。例如，聚砜干膜用 0.05—99.95 F

－He 气处理，进行表面氟化，增加抗污染能力；用过氟已烷和乙烯氧化物在低温等离子条件下改变聚砜膜的疏水性（hydrophobic）；通过溶液化学反应：

使膜表面带有亲水性的—OH 基；通过辐射接枝（聚砜膜与聚乙烯亚胺在液相用紫外线照射），在膜表面引入亲水性基团。（c）通过膜表面吸附或络合进行改性。例如：在尼龙或醋酸纤维素膜上引入一个二端具

有活性的配位体[如酰基双咪唑 C3H4N（2 CO）C3H4N2，氰尿酰氯 C3N3Cl3 等]，

一端与膜表面联接，另一端在分离过程中与分离目标接合。③发展高分子合金膜。二种高分子混合一般情况下要比通过化学反应合成新材料容易些。它还可以使膜具有性能不同甚至截然相反的基团，在更大范围内调节其性能。技术上的难点是许多热力学性质不一致的高分子不容易达到真正互溶，需要选择合适的高分子对（polymer pair）和寻找能互溶的工艺条件。这一方面的工作主要结合水溶液分离膜进行。

1. 开发无机膜材料 无机膜的制备始于本世纪 40 年代，由于存在

着不可塑、受冲击易破损、成型性差以及价格较昂贵等弱点，长期以来发展不快。但是，随着膜分离技术及其应用的发展，在膜使用条件上提出愈来愈高的要求，不少膜催化反应要求在几百度高温下进行；膜用于食品及生物产品分离，要求具有耐高温蒸气多次清洗仍能保持分离性能不变。有些显然是高分子膜材料所无法满足的。

近年来无机分离膜的研究及应用愈来愈受到重视，并取得重大进展。无机膜包括陶瓷膜（Al2O3·SiO2 ·ZrO2）、微孔玻璃、金属膜和碳分子筛膜。最近的一个突破是 Ceramesh 膜，它是用溶胶-凝胶法（sol- gel）将超微 ZrO2 烧结在 Ni 基金属网上制得有一定韧性并可导电的复合膜。用铝阳极氧化制得的多孔对称及非对称无机膜是迄今表面孔隙率最大而孔分布最窄的分离膜。用有机物、无机物对无机膜进行表面改性的研究已经广泛展开，例如：膜表面用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（γ-APS） 或丙磺酸内酯改性处理后使ξ电位增高，膜电阻降低。据估计陶瓷微孔膜的世界市场已达 2 亿美元，并以 30％的年递增率增长。