膜結(jié)構(gòu)對分離性能的影響
時(shí)間：2020.06.22
隨著膜分離技術(shù)在市場上的應(yīng)用越來越廣泛，膜作為核心元件，其種類材質(zhì)也越來越多，讓人目不睱給，膜材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的選擇也變得越來越難。有的膜材質(zhì)選不好可能會直接影響整個(gè)分離效果。下面就以納濾膜為例，介紹一下膜結(jié)構(gòu)對分離性能的影響。
1、膜孔徑對分離性能的影響
膜孔徑的大小決定了膜的篩分效應(yīng)，從而影響分離中的對流作用。隨著通量的增大，截留率上升，當(dāng)通量接近于無窮大時(shí)，截留率接近于一個(gè)定值。這個(gè)值是膜分離該溶液所能達(dá)到的最大值，可以表征膜對該溶液的分離能力。當(dāng)納濾膜分離溶質(zhì)半徑普遍較小的電解質(zhì)溶液時(shí)，孔徑并不是決定其極限分離能力的因素，因?yàn)楹Y分作用不是主要的分離機(jī)理。但是，由孔徑大小所決定的空間位阻作用明顯，溶質(zhì)顆粒很難通過膜層到達(dá)滲透液側(cè)，這使得分離很容易實(shí)現(xiàn)，反之，當(dāng)孔徑較大時(shí)，溶質(zhì)顆粒易于通過膜層，分離就較難實(shí)現(xiàn)。
2、膜厚度與孔隙對分離性能的影響
溶質(zhì)和溶劑分子在壓力的驅(qū)動(dòng)下以相同的速度進(jìn)入膜層。溶劑分子較小，與孔壁碰撞的幾率小，可以很容易地穿過孔道，而溶質(zhì)分子的大小與膜孔處于同一數(shù)量級，進(jìn)入孔道后空間位阻作用影響顯著。一旦溶質(zhì)顆粒與孔壁的碰撞發(fā)生，溶劑分子與溶質(zhì)分子分離。通量較大時(shí)，溶劑和溶質(zhì)分子進(jìn)入膜層前都擁有較高的速度，一旦溶質(zhì)受阻停留膜骨而溶劑繼續(xù)前行穿過膜層，二者就將以較高的速度分離，這就是在高通量下會獲得高截留率的原因。
由上可知，較小的孔徑或較大的溶質(zhì)離子半徑能降低膜達(dá)到最大分離能力所需的通量，從而有利于降低膜分離過程的操作壓差。較大的膜厚或較小的孔隙率能使膜在較小的通量下達(dá)到最大的分離性能，反之亦然。
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2、膜厚度與孔隙對分離性能的影響
溶質(zhì)和溶劑分子在壓力的驅(qū)動(dòng)下以相同的速度進(jìn)入膜層。溶劑分子較小，與孔壁碰撞的幾率小，可以很容易地穿過孔道，而溶質(zhì)分子的大小與膜孔處于同一數(shù)量級，進(jìn)入孔道后空間位阻作用影響顯著。一旦溶質(zhì)顆粒與孔壁的碰撞發(fā)生，溶劑分子與溶質(zhì)分子分離。通量較大時(shí)，溶劑和溶質(zhì)分子進(jìn)入膜層前都擁有較高的速度，一旦溶質(zhì)受阻停留膜骨而溶劑繼續(xù)前行穿過膜層，二者就將以較高的速度分離，這就是在高通量下會獲得高截留率的原因。
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