萃取设备膜材料处理含酚废水的应用
1.膜材料及膜组件
膜材料用于膜萃取的膜材料应具备:良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能、对透过组分有优先溶解及扩散能力、高渗透通量。膜萃取过程所用膜的基本特征是有起分离作用的致密层。通常所用的膜为致密(无孔)膜、有致密皮层的复合膜或无孔膜中的非对称膜。目前，一般用的是有机高分子膜。
无孔膜或致密膜为无孔、质地均匀、结构最紧密的薄膜，其厚度一般为儿十微米，因其厚度大，组分通过膜的阻力大，常在实验室研究中使用，很难用于工业化。复合膜是由多孔膜和均质超薄膜复合而成，其皮层和亚层有明显的分界线。活性皮层极薄，厚度一般为0.1一10 μm，为微孔直径极小或无孔的活性层(起分离作用)，支撑层通常为非对称的超滤膜，孔径较大，主要起机械支撑作用，厚度在10-100 μm，空隙率较高(不起分离作用)。传质阻力主要在极薄的表皮层，其分离原理是利用组分间溶解度或扩散系数的差异，主要用于反渗透(R0)、渗透蒸发(PV)、气体分离(GS)和渗析(D)。复合膜将多孔膜的高通透性和致密膜的高选择性有机地结合起来，通过改善孔的物化结构以及孔的分布，极大地改善了膜的性能。
有机硅聚合物是一类半无机、半有机结构的高分子聚合物，其分子结构的特殊性赋予了聚合物许多独特的性质，如耐热性和憎水性好、具有很高的机械强度和化学稳定性、能耐强侵蚀介质等，是具有良好前景的膜材料。硅聚合物对醇、酉旨、酚、酮、卤代烃、芳香族烃、毗咤等有机物有良好的吸附选择性，成为目前研究的最广泛的有机物优先透过的膜材料，其化学结构如图1.2所示。其中，R为甲基(-CH3，具有一般有机硅特性)、苯基(-C6H6，耐极低温)、乙烯基(-CH=CH2，高交联度)及三氟丙基。(-CHZCH2CF3，耐燃油)等。目前，研究较多的有机硅材料有聚二甲基硅氧烷((PDMS)、聚三甲基硅丙炔(PTMSP，不是弹性体而是玻璃态无定形物质，透气速度比PDM S高一个数量级，但因吸附小分有机物而降低透气性)、聚乙烯基三甲基硅烷((PVTMS)、聚乙烯基二甲基硅烷(PVDMS)等。
其中，PDMS较为常用，因其是一种橡胶态聚合物，常被称作“硅橡胶膜”。PDMS是现有通用高分子中气体透过率最高的材料，这是因为其聚合物具有高度的链迁移性和对透过物溶解的快速响应性。PDMS的Si-O-Si键角变化在130°~160°之间，使得其分子链高度卷曲并呈螺旋结构，其分子之间作用力也很小，气体和挥发性有机物在其中的扩散迁移很容易，因此扩散系数或渗透系数就比其他高分子材料要大。PDMS耐高低温，温度范围-60~+250℃;优良的耐气候变化，抗臭氧性能;优良的电气绝缘性、防湿、生理惰性;优良的机械性能、耐酸碱、耐溶剂性能;具有较强的亲有机物疏水性，对与其具有类似化学结构及挥发性的化合物也有较高的吸附选择性，如卤代烃、芳香烃，与苯酚和苯胺有相近溶解度参数。纯PDMS是线性聚合物，机械强度差，几乎无成膜能力，而且其通量高，选择性却较低，用作膜材料时须将其交联以提高其机械性能。用70wt.%PDMS和3 0 wt.%气相二氧化硅混合而成的聚硅氧烷橡胶制成的膜，具有较强的耐溶胀性，并可用于易发生穿透的体系。
为了满足实际应用要求和进一步发挥硅橡胶材料的分离特性，并保证有足够的机械强度，常常制备具有超薄硅橡胶皮层的多层硅橡胶复合膜。复合膜通常由硅橡胶活性皮层和多孔支撑层组成，基本思想是利用硅橡胶膜对有机物较高的选择渗透特性的同时，通过超薄化来降低有机组分在膜中的扩散阻力从而提高分离的渗透通量;支撑层的作用主要是保证复合膜具有足够的机械强度，可采用无机和有机材料，常用的支持层材料聚醚酞亚胺(Polyetherimides)、聚讽(PS),聚酞胺(PD、聚丙烯睛(PAN),聚脂纤维(Polyesters)以及无纺布等。
2硅橡胶膜的应用
硅橡胶同其他高分子材料相比，具有极为优良的透气性，室温下对氮气、氧气和空气的透过量比天然橡胶高30~40倍，比丁基橡胶则要高600-800倍，并且它对不同的物质透过系数有很大的差别。这为硅橡胶膜用于气体、液体混合物的浓缩、分离与回收提供了依据。
(1)有机废水的回收处理
硅橡胶膜在有机废液回收利用中发挥重要作用。除在MBR及分离回收VOCs方面的应用外，硅橡胶膜还可用来分离或浓缩空气中的有机物。硅橡胶膜对有机磷在水和氧气中的选择系数较大，因此可用它来浓缩水和空气中的有机磷，改善环境。此外，硅橡胶膜也广泛应用于渗透蒸发技术中，李磊等深入地研究了硅橡胶复合膜用于渗透蒸发的膜传质动力，叶匀分与等姜忠义进行了填充硅橡胶膜渗透蒸发分离性能研究
(2)在发酵中的应用
在发酵法制取乙醇的过程中，生成的乙醇对发酵过程起抑制作用，随发酵过程的进行，乙醇的量逐渐增加，转化率则逐渐降低。若以硅橡胶膜作为渗透气化膜，它使乙醇和水从发酵液中脱离出来，可实现发酵过程的连续化。采用硅橡胶与硅沸石的复合膜来浓缩乙醇，可得浓度稳定的产品。某大学在为提高发酵液的浓度和生产效率、实现连续发酵这方面做了很多深入细致的研究工作。钟月华等利用新型的硅橡胶平板复合膜构造乙醇连续发酵膜生物反应器，研究了膜传质动力学，并探讨发酵液循环流量、发酵温度、膜表面液体流动等因素对膜性能的影响。石尔等人采用新开发的硅橡胶复合膜作为发酵/渗透分离膜生物反应器，研究了温度、糖浓度和细胞存在对膜传质分离性能的影响。中国科学院的郭某等人制备了一种由PDMS链段和梯形苯基倍半硅氧烷链段组成的共聚物膜，发现该膜对低醇浓度水溶液分离具有较高的选择透过性。T. M.Liang等把硅橡胶膜放置在氢发酵反应器中，硅橡胶膜可以有���地减少气体的压力而提高氢气的产生速度，使产量达到最大值。
(3)气体分离
硅橡胶膜是O2, N2分离透气通量最大的材料。
(4)其他
离子传感器:把具有一定活性的硅橡胶膜安装到小型化的固态离子传感器中也是当今研究热点之一。由于处理过的、含水的硅橡胶膜与氮化硅表面有优异粘接性，在注入适量的离子选择性载���时而不需要再添加粘接促进剂，从而使离子传感器具有较低的电阻性。Malin。等[在硅橡胶膜基质中添加适量的增塑剂和亲脂性离子选择性添加剂来研究传感器的电化学性能，结果表明，通过改变制膜配方，能降低膜电阻和电干扰，最佳效果能使电干扰低于±0.2 mV a
膜激活器:由于硅橡胶膜材料的生物相容性和高活力性，Khoo[}4}发明一种主要由薄硅橡胶膜和磁条组成的磁性激活器的微型装置。当有外加磁场时，嵌入在柔韧硅橡胶膜中的磁条会产生扭矩力而使膜发生位移。磁化范围越大，位移越大，作用效果越强。这种膜激活器造价便宜，工序简单，易操作，有望在生物医学中取得应用。
3膜组件
为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合物中各组分的分离，这类装置称为膜组件。膜组件是将膜，固定膜的支撑材料和间隔物或管式外壳等组装构成的一个单元。膜组件形式分为板框式、卷式、管式和中孔纤维式。目前，
