一文了解水处理常用功能膜的结构与分类

水处理用膜制造的主要目标是生产这样一种材料：具有足够的机械强度，能维持高的膜通量，还要具有高的选择度。

后两个特性的要求足互为矛盾的，因为具有高选择度的膜通常只能具有较小的孔径，这种膜本身水力阻力就大（或者说膜通量低）。

膜孔的密度增大，膜通量也增大，表明材料的孔隙率越高越好。膜的整体阻力与其厚度成正比。还有膜孔径尺寸分布越宽，膜的选择度越差。

因此任何膜的最佳物理结构都应当是：膜材料的厚度要薄，孔径尺寸分布要窄，表面孔隙率要高。

可用作膜的材料种类繁多。它们在化学成分和物理结构上均变化较大，但是最重要的特性是它们如何实现物质分离的。

从这个基础出发可以把膜分为致密膜和有孔膜两类，如下表所示：

致密膜的分离在某种程度是通过透过组分与膜的膜材料之间的物理-化学反应实现的，它的选择度最高（见下图）。

微滤只能去除悬浮物质，通常最小颗粒的尺寸在0.05μm左右。MBR中的多孔膜截留的悬浮固体物质（主要是微生物），被保留于反应器中并产生澄清的出水。

根据膜材料的组成对膜进行分类则更加方便实用，通常将膜分为有机膜（聚合物）和无机膜（陶瓷和金属）两类。

无机膜目前主要是指陶瓷膜，是由A1₂O₃，ZrO₂，TiO₂和SiO₂等无机材料制备的多孔膜，其孔径为0.1-50μm。

陶瓷膜与同类的有机高分子膜相比具有许多优点：

对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，可以在pH=0-14、压力P<10MPa、温度<350℃的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力，其主要缺点就是弹性小、价格昂贵，此外膜的加工制备有一定困难。

下表为不同膜材料的功能与应用实例。

（膜材料的类型）

（不同名称的膜材料）

膜制造厂商主要生产多孔膜的。膜的价格不仅与膜的原材料有关，而且与膜孔径尺寸与孔径分布的制造难易程度有关。

根据膜材料的不同和膜孔径分布的精度的不同，膜的价格变化相当大。这些材料构成的膜的物理结构根据材料的固有性质和处理工艺的不同而不同。

通常，压力驱动工艺的膜材料趋向于各向异性，它们只在某一个方向上具有对称性，所以随着膜深度的增加，其孔径也随之变化。也只有膜的最表层具有实际意义的渗透选择性，其余部分只是起机械支撑作用。

许多多聚物微孔膜是采用相转换法生产的。多聚物溶液被浇注成一片薄层介质，多聚物在水中沉淀而产生膜的多孔面，这一过程常常被称为凝胶化作用。

膜的选择渗透性的一面则由于高聚物溶剂的蒸发而产生，生成的表层的渗透率很低，从而形成各向异性的膜结构。