
【化】 nonporous membrane
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【计】 negate; NOT; not that
【医】 non-
【化】 porous membrane
非多孔膜(Non-porous Membrane)指不具有可见微孔结构的薄膜材料,其物质分离依靠溶解-扩散机制而非孔径筛分。这类膜通常由致密均质材料构成,允许特定组分基于溶解度与扩散速率差异透过膜层,在气体分离、渗透汽化和反渗透等领域具有核心应用价值。
结构特性
非多孔膜由无微观孔洞的连续相构成,表面与截面均呈现致密形态。例如硅橡胶膜对氧气的选择性分离,依赖于气体分子在聚合物基质中的溶解能力差异(《膜分离技术基础》,科学出版社)。
传质原理
物质透过需经历“吸附-溶解-扩散-解吸”过程,符合Fick扩散定律: $$ J = -D frac{dC}{dx} $$ 其中$J$为通量,$D$为扩散系数,$dC/dx$为浓度梯度。该机制使分离精度可达分子级别(《膜科学技术手册》,化学工业出版社)。
气体分离
如聚酰亚胺膜用于天然气中CO₂/CH₄分离,利用气体渗透速率的数量级差异实现高效提纯(美国能源部技术报告)。
反渗透脱盐
全芳香聚酰胺非多孔复合膜通过高压驱动水分子选择性透过,截留率>99.7%(《海水淡化技术进展》,Elsevier)。
特性 | 非多孔膜 | 多孔膜 |
---|---|---|
孔径尺寸 | 无可见孔(<0.5nm) | 微孔(0.01-10μm) |
分离机制 | 溶解-扩散 | 筛分效应 |
典型应用 | 反渗透、气体分离 | 微滤、超滤 |
材料实例 | 聚二甲基硅氧烷、均质醋酸纤维素 | 聚偏氟乙烯、陶瓷膜 |
权威参考文献
: 高从堦等. 膜分离技术基础(第3版). 科学出版社, 2020.
: 时钧等. 膜科学技术手册. 化学工业出版社, 2001.
: U.S. DOE. "Advanced Gas Separation Membranes for CO₂ Capture". 2022.
: Elimelech M. et al. "The Future of Seawater Desalination". Science, 2011.
非多孔膜(又称致密膜)是一种由物质的晶区和无定形区组成的薄膜材料,具有独特的结构和功能特性。以下是详细解释:
非多孔膜的孔径极小(0.5-1 nm),孔隙率低于10%,厚度通常为0.1-1.25 μm。其结构由高分子或无机材料的晶态和无定形区域共同构成,致密度高,且无连续孔道。这种结构使其具有优异的化学稳定性、抗氧化性和光学性能。
非多孔膜通过“溶解-扩散”机制实现分离,物质需先溶解于膜相,再扩散至另一侧,依赖化合物在膜相与溶液间的分配系数。
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