
【化】 nonporous membrane
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【計】 negate; NOT; not that
【醫】 non-
【化】 porous membrane
非多孔膜(Non-porous Membrane)指不具有可見微孔結構的薄膜材料,其物質分離依靠溶解-擴散機制而非孔徑篩分。這類膜通常由緻密均質材料構成,允許特定組分基于溶解度與擴散速率差異透過膜層,在氣體分離、滲透汽化和反滲透等領域具有核心應用價值。
結構特性
非多孔膜由無微觀孔洞的連續相構成,表面與截面均呈現緻密形态。例如矽橡膠膜對氧氣的選擇性分離,依賴于氣體分子在聚合物基質中的溶解能力差異(《膜分離技術基礎》,科學出版社)。
傳質原理
物質透過需經曆“吸附-溶解-擴散-解吸”過程,符合Fick擴散定律: $$ J = -D frac{dC}{dx} $$ 其中$J$為通量,$D$為擴散系數,$dC/dx$為濃度梯度。該機制使分離精度可達分子級别(《膜科學技術手冊》,化學工業出版社)。
氣體分離
如聚酰亞胺膜用于天然氣中CO₂/CH₄分離,利用氣體滲透速率的數量級差異實現高效提純(美國能源部技術報告)。
反滲透脫鹽
全芳香聚酰胺非多孔複合膜通過高壓驅動水分子選擇性透過,截留率>99.7%(《海水淡化技術進展》,Elsevier)。
特性 | 非多孔膜 | 多孔膜 |
---|---|---|
孔徑尺寸 | 無可見孔(<0.5nm) | 微孔(0.01-10μm) |
分離機制 | 溶解-擴散 | 篩分效應 |
典型應用 | 反滲透、氣體分離 | 微濾、超濾 |
材料實例 | 聚二甲基矽氧烷、均質醋酸纖維素 | 聚偏氟乙烯、陶瓷膜 |
權威參考文獻
: 高從堦等. 膜分離技術基礎(第3版). 科學出版社, 2020.
: 時鈞等. 膜科學技術手冊. 化學工業出版社, 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(又稱緻密膜)是一種由物質的晶區和無定形區組成的薄膜材料,具有獨特的結構和功能特性。以下是詳細解釋:
非多孔膜的孔徑極小(0.5-1 nm),孔隙率低于10%,厚度通常為0.1-1.25 μm。其結構由高分子或無機材料的晶态和無定形區域共同構成,緻密度高,且無連續孔道。這種結構使其具有優異的化學穩定性、抗氧化性和光學性能。
非多孔膜通過“溶解-擴散”機制實現分離,物質需先溶解于膜相,再擴散至另一側,依賴化合物在膜相與溶液間的分配系數。
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