膜分离工艺设计:膜材料和膜结构

膜材料的选择

对于一个给定的分离过程选择合适的膜和膜材料是比较困难的，为了作出合适的选择必须先提供一些有关分离过程环境的概要信息。第一步先确定可用的过程（R0、NF、UF或MF）和适用的膜材料。可以选择对于过程环填最适合的膜材料：复合膜、CA、PSO、PVDF、PAN、陶瓷、纤维等。

pH和温度耐受力

许多膜供应商规定的pH限制实际上是存在于整个膜系统中的限制，而不只是膜本身，在整个系统中耐受力最差的材料决定了整个系统的pH限定范围。通常膜表面的衬背材料是一个限制因素。目前使用最广泛的衬背材料是聚酯(PE)。它具有非常良好的温度稳定性，但受限于高pH环境。因此，许多膜说明书中列出了最高pH 11.5的限制。然而，许多膜可以以聚丙烯(PP)作为衬背，它具有非常良好的pH稳定性，但温度受限制，会给膜产品带来麻烦。因此我们的观点是当选定了合适的膜材料和膜构型后，必须确定这种组合对于耐受过程的工作环境是可行的。由于卷式膜元件含有许多其他的不同的高分子材料，因此除了PE衬背材料外，还可能有一些其他的限制因素。一般中心管和ATD接头由PVC或ABS制成，这些材料都没有良好的温度耐受力。聚砜(PSO)是一种价格较贵的材料，但是可以提供良好的pH和温度耐受力，因此一般在工业过程中被选作中心管和ATD接头。

一个规定的pH限制一般有一个灵活的变化范围，在其他条件正常的情况下短时间超过范围不会有太大影响。通制低pH比高pH要好些。温度和pH同时超出范围一般部会引起较大的问题。

复合膜和氧化环境

目前大多数薄膜复合膜(TFM)能较好地耐受过氧化氢，至少在限制浓度、低温和较短持续时间的条件下。

膜结构

从表面看，所有的RO、NF和UF膜都是非对称型的。面向被处理的产品一侧膜有一个不透水的致密

表层，这也祢为分离层，很薄，一般<<0.1μm。而膜本身在150～250μm，大多数膜为分离层提供结构支撑。非对称结构意味着膜孔径远大于致密表层的孔径，这样可以避免膜孔被堵塞。因此膜具有较好的抗污染能力，污染物要么被完全截留要么全部通过。