高分子分离膜是一种具有选择性传递物质的特种功能聚合物薄膜材料，高分子分离膜在对难分离物质的精细分离过程中，由于节能、无公害、设备投资小，在工业及生命工程中具有重要的应用价值。高分子分离膜依照分离物质种类及机理进行的分类及应用举例见表9-2。

表9-2高分子分离膜种类与应用

反渗透、超滤、微滤过程都是在压力差推动下的膜分离过程。所谓“反渗透”是指在高分子膜两侧分别放置纯水及溶液时，正常情况下水只能向溶液侧渗透；但溶液加压时，压力超过渗透压，则水从溶液向纯水中迁移。由于水的迁移与自然渗透方向相反，故称为反渗透。超滤、微滤与反渗透的差别主要在于分离物质尺寸稍大。压力差及气体分离膜的分离机制相同，都是首先在高压侧被分离物质吸附在膜面上，在膜内扩散到低压侧，并在低压侧解附形成游离态物质。

1.离子交换膜

离子交换膜的分离作用是在电场力（电位差）驱动下，离子在膜内扩散并分离的过程。离子交换膜的聚合物链上连接有离子交换基团，膜内同时存在可移动的同量异电性离子。

按照膜内可交换离子的电性，离子交换膜可分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两类。在阳离子交换膜中，交换基团，如磺酸（-S0₃),羧酸（-COO^-）等带负电荷，在其电场作用下排斥同电性离子，吸引异电性离子，可交换（或透过）的粒子为阳离子。相反，阴离子交换膜的交换基团（如季胺一NR₃^③）带正电荷，可交换的离子为阴离子。离子交换膜可按如下方法生产：

(1)用未冷凝的离子交换树脂拼料铸造且随后使其在薄层膜中进行缩合或聚合的方法。

(2）用惰性胶黏剂（电介质）将细分散的离子交换剂粉末黏合起来的方法。

(3）用将离子交换剂粉末压入塑性膜的方法。

(4)采用使原来惰性的亚麻布、薄膜等活化的方法。

(5）在学术文献中有使纤维素、棉织物或玻璃纸薄膜磺化或磷酸化制取阳离子交换膜可能性的提法。根据这些资料，阴离子交换膜就可以用同样的材料先经硝化，随后还原或胺化的方法制成。

(6）均相离子交换膜可用过氧化苯酰为催化剂，使对磺酸苯乙烯丙酯与苯乙烯及二乙烯基苯共聚制成。

2.气体分离膜材料

利用膜技术制备富氧空气或纯氧是当今世界高速发展的高新技术之一，其最大优势是节约能源。据推算，若采用低温技术生产1t标准纯氧需耗能300kW·h;FSA(pressureswingab-sorption)耗能为500kW·h；而采用膜技术只需lOOkW·h 。

气体分离膜按结构可分为两类，即均质膜（致密膜）和多孔膜。透氢的含硅聚酸亚胺均质膜制备工艺是：首先将4种单体材料—双（邻苯二甲酸酐）二甲基硅烷（SiDA),聚苯胺(BDA),3,3'-二甲基联苯胺（PDA), 3,3'-二甲氧基联苯胺（DDA）进行聚合。将聚合的含硅聚酰胺浇在干净的玻璃板上，在氮气中缓慢升温到300℃，保温2h，自然冷却到室温，水中脱膜则成。其他成膜方法还很多，除上述玻璃板流延成型外，水面滴液展开法也可制出超薄分离膜。

3.选择性分离溶液高分子膜

在溶液中使用的高分子分离膜包含压力差（反渗透、超过滤、微滤）膜、离子交换膜和溶液分离（无机液液透析、有机液体分离）膜3种。

反渗透、超滤和微滤膜透过的物质细，因而要求膜的孔径小，若要减小迁移阻力则必须减小膜厚度。为避免压力差引起的膜破坏，一般使用不对称膜或复合膜结构。所谓不对称膜是指材质相同，但各层孔径不同：而复合膜，则材质也不同。例如，日本东丽公司制造的PEC-1000膜是一种公认的优质反渗透膜，它由保护层（0.2um厚）、活性层(0.3um厚）、细孔层和粗孔层（50um厚）及增强网（150um厚）共5层不同结构和不同材质的膜所组成。实用化的反渗透膜中，使用醋酸纤维的占压倒多数，而芳香族聚酰胺合成高分子膜也正在被应用。不对称膜制造一般采用相转变法，例如制造醋酸纤维反渗透膜时，首先醋酸纤维溶于丙酮，再加入制孔剂甲酰胺。将溶液流延于玻璃板上，挥发片刻后浸入水中，发生水、丙酮间的互扩散，干燥即形成多孔膜。复合膜制法较多，有叠合法、涂层法、表面反应法、单体原地聚合法和表面改性或修饰法等。