高效分离膜 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
气体、有机溶液、溶质、水都是具有低分子量的物质,叫做低分子
低分子物质在透过分离膜时不是像穿过筛网那样直接通过,而是被分离膜面吸附经溶解后通过上述高分子链间的间隙扩散,由浓度高的一侧向浓度低的一侧移动,从分离膜的另一面脱出
1950 年美国研制出由空气浓缩制氧的乙基纤维素分离膜,膜厚 25 微米,每分钟能为医疗目的提供 4~8 升浓度为 40%的氧
这种气体分离膜的潜在用途很多,因此一直是研究的重点
例如,高炉或炼钢炉的鼓风机安装这种薄膜,就可以使进入的富氧空气促进燃烧节约燃料,缩短熔炼时间
如果用在汽车发动机内,则不仅能提高燃料的燃烧效率,而且可以大大降低废气排放量
人们正在研究一种用作人工肺的厚度薄、透过率高的高强度膜,例如硅橡胶膜,只能达到最薄