科普丨膜科学技术发展简史（三）20世纪下半叶

2023-12-24

“ 当膜科学技术的基础理论与实验研究逐步成熟起来后，人们开始将这些内容逐步实现大规模的工业化应用。”

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第四篇：20世纪下半叶

8.高脱盐率、高水通量反渗透膜的诞生（1960年）

1960年Loeb和Sourirajan共同制成了具有高脱盐率、高透水量的非对称醋酸纤维素反渗透膜，使反渗透过程迅速由实验室走向工业应用。与此同时，这种用相转化技术制备具有超薄皮层（分离层）的分离膜的新工艺，引起了学术界、技术界和工业界的广泛重视，在它的推动下，随后迅速出现了一个研究各种分离膜过程的高潮。

图19-Sourirajan

9.全氟磺酸离子交换膜的问世（1966年）

1966年DuPont开发了全氟磺酸离子交换膜，这是一种高性能的离子交换膜，具有优异的化学稳定性、热稳定性和机械强度。它是由全氟磺酸树脂制成的，具有高度的离子选择性和通透性，可以用于电解质分离、电化学反应、电池和燃料电池等领域。

图20-杜邦

10.液膜的问世（1968年）

1968年，美国埃克森研究与工程公司的华裔学者黎念之发明了液膜技术，液膜模拟了生物膜的结构,通常由膜溶剂、表面活性剂和流动载体组成。它利用选择透过性原理,以膜两侧的溶质化学浓度差为传质动力,使料液中待分离溶质在膜内相富集浓缩,分离待分离物质。

图21-黎念之

图22-液膜技术

20世纪70年代超滤技术进入工业化应用并发展迅速，已成为应用领域最广的技术。

11.超薄复合膜制备的新途径（1972年-1979年）

1972年Cadotte开发出新型界面聚合复合膜制备工艺，为超薄复合膜的制备提供了新的途径。

1977年，Cadotte与其他3个合伙人在美国明尼苏达州一起成立了Film Tec公司。（后于1985年被陶氏收购）

1979年，Cadotte申请了界面聚合法制备反渗透膜的专利。界面聚合法的反渗透膜片分为三层：基层（无纺布）+支撑层（聚砜）+分离层脱盐层（聚酰胺），在制备过程中可以分别加以优化，从而进一步提升了反渗透膜的性能。界面聚合也成为现代商业化卷式反渗透膜的标准制备工艺的基础。

图23-Cadotte主笔的有关文献

进入80年代，无机膜也得到了快速发展。

12.多层不对称微孔陶瓷膜（1984年）

1984年荷兰Twente大学的Burggraaf采用Sol-Gel技术制备出多层不对称微孔陶瓷膜，孔径达到几个纳米，可用于气体分离。溶胶-凝胶技术的出现，使无机膜的制备技术有了新的突破，并将无机膜尤其是陶瓷膜的研制推向了一个新的高潮。

图24-陶瓷薄膜的形成过程

13.首次报道在无机载体上合成分子筛膜（1987年）

1987年Hiroshi Suzuki首次以专利形式报道了在无机载体上合成的分子筛膜，这种膜具有分子筛特性，孔径均一，可利用分子筛孔道的选择性吸附和择性扩散等功能，有效实现不同尺寸和不同性质分子的分离。

图25-LTA型分子筛膜醇水分离机理图

14.世界上第一座膜分离净水厂出现（1987年）

1987年Keystone Water Co.LLC公司在美国科罗拉多州建成了世界上第一座膜分离净水厂,规模为105 m3/d，采用的是孔径为0.2μm的外压式中空纤维聚丙烯微滤膜。此后，为了解决饮用水中难以用氯杀灭的芽孢杆菌问题，并有效去除原水中的隐孢子虫，新西兰和美国又相继建成了以微滤膜技术为核心的水厂。