硝化纤维素膜：广泛应用于过滤、膜分离和分析的用途

简介

硝化纤维素膜是一种由硝化纤维素制成的多孔膜，在广泛的领域中被用于过滤、膜分离和分析。它具有独特的物理和化学特性，使其成为这些应用的理想选择。

物理和化学特性

• 高孔隙率：硝化纤维素膜具有高达 90% 的孔隙率，允许液体和气体轻松通过。
• 可控孔径：膜的孔径可在 0.025 微米至 12 微米之间控制，使其适用于各种过滤和分离应用。
• 高机械强度：硝化纤维素膜具有很高的机械强度，使其耐破裂和撕裂。
• 耐化学腐蚀：硝化纤维素膜对大多数化学药品具有高耐受性，使其适合用于恶劣的化学环境。
• 亲水性：硝化纤维素膜具有亲水性，这意味着它可以被水润湿并允许水通过。

应用

过滤

硝化纤维素膜广泛用于过滤应用，包括：

• 液体过滤
• 气体过滤
• 颗粒过滤
• 微生物过滤

膜分离

硝化纤维素膜还用于膜分离应用，例如：

• 微滤
• 超滤
• 反渗透

分析

硝化纤维素膜在分析应用中也很有价值，包括：

• 色谱分析
• 免疫分析
• 核酸分析
• 环境监测

优点

使用硝化纤维素膜的优点包括：

• 高效率过滤
• 可定制的孔径
• 高机械强度
• 耐化学腐蚀
• 亲水性有利于水过滤
• 生物相容性，使其适用于生物医学应用

结论

硝化纤维素膜是一种多功能材料，在过滤、膜分离和分析领域具有广泛的应用。其独特的物理和化学特性使其成为这些应用的理想选择。随着技术的发展，预计硝化纤维素膜在未来将继续发挥重要作用。

---

化工史话63 危险的发明——硝化纤维素

化工史话63揭示了危险的发明——硝化纤维素，这个在合成材料革命中的重要里程碑。 在天然高分子材料受限的时代，人们通过化学改性纤维素，尤其是硝化纤维的出现，开启了新材质的探索。 1832年，法国人布拉孔诺首次通过浓硝酸制成硝化纤维，随后舍恩拜因改进了混酸硝化工艺，提升了其易燃性和爆炸性，使之成为理想的炸药原料，即火棉。 火棉因其燃烧速度快且无烟的特点，被广泛用于无烟火药。 然而，硝化纤维的危险性不容忽视。 它的易燃易爆特性源自硝基化合物的不稳定，燃烧时会产生大量气体，使它成为危险的物质。 诺贝尔的贡献在于提高硝化甘油的安全性，将其与硅藻土结合，使其需要雷管才能引发。 同时，硝化纤维的发明还间接推动了人造塑料赛璐珞和人造丝的诞生。 赛璐珞，由硝化纤维素溶解在溶剂后制成，最初作为创可贴和人造象牙使用，尽管易燃性较低，但在塑料发展初期，其危险性不容小觑。 除了赛璐珞，醋酸纤维素也在1869年合成，主要用于香烟过滤嘴和膜分离技术。 尽管这些化学改性材料在特定领域有所应用，但随着时代发展，更安全的合成塑料逐渐替代了它们在日常生活中的地位。

什么是微孔过滤？

在微观世界里，一种精密的过滤技术——微孔过滤（Microfiltration）正悄然发挥着关键作用。 自19世纪中叶，人类首次以天然或合成聚合物制成微孔过滤膜以来，这项技术迅速发展并逐渐成为膜分离工业的先驱。 1918年，Zsigmondy等科学家开启了大规模生产硝化纤维素微孔膜的先河，不久后，Sartorius GmDH于1925年在德国成立，成为世界上首个滤膜专业公司，推动了这一技术的商业化进程。

微孔过滤膜的魔法在于其独特的孔径范围，一般在0.02至10微米之间，巧妙地嵌入在微滤和超滤之间的微妙地带。 然而，这个范围并非固定不变，随着技术进步和不同生产商的优化，分离范围在不断演变。 微孔过滤膜的特性令其脱颖而出：

微孔过滤的截留机制主要依赖于物理筛分，吸附作用相对较小。 其背后的三种过滤原理——筛分、滤饼层过滤和深层过滤，以筛分机制为主导，膜的物理结构起着决定性作用，吸附和电性能等因素也会影响截留效率。 有效分离的微粒范围为0.1-10微米，操作压力通常在0.01-0.2兆帕。

在微孔过滤的截留过程中，三种截留机制各有其独特之处：筛分拦截大于孔径的颗粒；吸附则通过物理化学作用捕获小颗粒；架桥机制则是微粒间的堆积效应，阻止它们通过膜孔。 常见的微孔滤膜材质包括醋酸纤维素、硝酸纤维素等，以及再生纤维素膜、聚氯乙烯膜等多元化选择。

在实际应用中，褶叠筒式装置和针头过滤器是微孔过滤的常见配置。 尽管中国常规微滤膜性能已与国际接轨，但在错流式微滤技术和工程应用方面，仍有提升空间，这在一定程度上限制了其在高浊度水质深度处理中的广泛应用。

然而，微孔过滤技术在工业领域大放异彩，它为无菌液体生产、超纯水制造和空气净化提供了可靠保障。 在实验室环境中，它更是检测微小颗粒杂质不可或缺的工具，为科研工作提供了精准的过滤解决方案。

标签： 膜分离和分析的用途 硝化纤维素膜 广泛应用于过滤