一文讀懂膜的分類方法
所謂的膜，是指在一種流體相內或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質作用。
近年來，膜分離過程已逐漸成為化學工業(yè)、食品加工、廢水處理、醫(yī)藥技術等方面的重要分離過程。已經(jīng)工業(yè)化的有微孔過濾、超濾、反滲透、電滲析和氣體分離等，滲透汽化也在最近幾年中速成了工業(yè)規(guī)模的裝置。膜分離與反應結合的過程，各種膜反應器的研究和應用也發(fā)展較快。其他非分離膜過程，如控制釋放技術，醫(yī)用人造膜和膜傳感器等種類也不少，有的發(fā)展速度將超過膜分離過程。
膜的特性
不管膜多薄,它一定有兩個界面。這兩個界面分別與兩側的流體相接觸。
膜傳質有選擇性，它可以使流體相中的一種或幾種物質透過，而不允許其它物質透過。
膜的分類方法
膜種類和功能繁多，分類方法有多種，大致可按膜的材料、結構、形狀、分離機理、分離過程、孔徑大小進行分類。
按材料分類，可分為無機膜和有機膜
目前，實用的有機高分子膜材料有：纖維素酯類、聚砜類、聚酰胺類及其他材料。從品種來說，已有成百種以上的膜被制備出來，其中約40多種已被用于工業(yè)和實驗室中。以日本為例，纖維素酯類膜占53%，聚砜膜占33.3%，聚酰胺膜占11.7%，其他材料的膜占2%，可見纖維素酯類材料在膜材料中占主要地位。
按結構分類：對稱膜(微孔膜、均質膜)、非對稱膜、復合膜
(1)對稱膜
膜的化學結構、物理結構在各個方向上是一致的，在所有方向上的孔隙率都相似，亦稱各向同性膜(isotropicmembrane)。對稱膜雖是各向同性的，但由于膜結構中對稱元素的存在，也可以是各向異性的，如中空纖維的徑向各向異性膜，其他構型的橫向各向異性膜和雙皮層中空纖維膜都是對稱膜。
(2)非對膜
當前使用最多的膜具有精密的非對稱結構。這種膜具有物質分離最基本的兩種性質，即高傳質速率和良好的機械強度。它有很薄的表層(0.1～1μm)和多孔支撐層(100～200μm)。
這非常薄的表層為活性膜，其孔徑和表皮的性質決定了分離特性，而厚度主要決定傳遞速度。多孔的支撐層只起支撐作用，對分離特性和傳遞速度影響很小，非對稱膜除了高透過速度外，還有另一優(yōu)點，即被脫除的物質大都在其表面，易于清除，
(3)復合膜
復合膜或稱“薄膜復合”的膜(thin—filmcompositemembrane)，是當前發(fā)展快、研究最多的膜。它最早用于反滲透過程;現(xiàn)已用于氣體分離、滲透汽化等膜分離過程。這種膜的選擇性膜層(或稱活性膜層)沉積于具有微孔的底膜(支撐層)表面上，就像非對稱性膜的連續(xù)性表皮，只是表層與底層是不同的材料，而非對稱膜是同一種材料。
復合膜的性能不僅取決于有選擇性的表面薄層，而且受微孔支撐材料、結構、孔徑、孔分布和多孔率的影響;多孔膜結構的孔隙率愈高愈好，可使膜表層與支撐層接觸部分最小，而有利于物質傳遞。
按形狀分類
按分離機理分類
(1)擴散性膜
擴散性膜亦稱“分離膜”。一種具有微細多孔結構的金屬膜片。微孔可限制普通氣流，而容許擴散流通過，因此可以利用質量差異來進行同位素分離。它的研制是氣體擴散的主要技術關鍵。
(2)離子交換膜
離子交換膜主要用于荷電物質(通常指電解質)的分離；驹硎抢藐、陽離子交換膜的選擇透過性來分離或濃縮溶液中的電解質。
按離子選擇性分類
陽離子交換膜：R-SO3H,在水中電離后，呈負電性
陰離子交換膜：R-CH2N(CH3)3OH,電離后，呈正電性
選擇性膜：
選擇性透過膜是具有活性的生物膜，他對物質的通過既具有半透膜的物理性質，還具有主動的選擇性，如細胞膜。因此，具有選擇性透過膜的必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有選擇性透過，活性的生物膜才具有選擇透過性。
按分離過程分類
(1)反滲透膜
定義：反滲透過程所用的半透膜，只能透過水分子，不能透過鹽分子。
反滲透技術原理是在高于溶液滲透壓的作用下，一句其它物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效的去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統(tǒng)具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點。
按孔徑大小分類：微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜
(1)納濾膜
納濾(NF)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術，孔徑為幾納米，因此稱納濾；诩{濾分離技術的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、食品工業(yè)等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
納濾技術是最早也是應用于海水及苦咸水的淡化方面。在食品行業(yè)中，納濾膜可用于果汁生產(chǎn)。大大節(jié)省能源，在醫(yī)藥行業(yè)可用于氨基酸生產(chǎn)、抗生素回收等方面。
(2)超濾膜
超濾(UF)是介于納濾和微濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.5μm至1000μm分子量之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術。超濾過程通常可以理解成膜孔徑大小相關的篩分過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
超濾通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物(如蛋白質、細菌)、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
(3)微濾膜
一般來說，微濾膜是指一種孔徑為0.1-10μm，高度均勻，具有篩分過濾作用的特征的多孔固體連續(xù)介質。依據(jù)微孔形態(tài)不同，微濾膜可分為兩類：彎曲孔膜和柱狀孔膜。彎曲孔膜的孔膜結構為交錯連接的曲折孔道的網(wǎng)絡，而柱狀孔膜的微孔結構為幾乎平行的貫穿膜壁的圓柱狀毛細孔結構
(4)反滲透膜
反滲透膜的分類，按驅動力可分為高壓、低壓和超低壓膜;按膜的形狀分為平板膜、中空纖維膜和管式膜;根據(jù)制膜方式可分為相轉化膜和復合膜。另外，還可根據(jù)制膜材料及應用對象等進行分類。
反滲透型膜構造上在表層有一很薄的致密層(0.1-1.0μm)，即脫鹽層或活化層，在表層下部是多孔支撐層，厚度為100~200μm，活化層基本上決定了膜的分離性能，支撐層只是起著活化層的載體作用，基本上不影響膜的分離性能。
結語
分離膜由高分子、金屬、陶瓷等材料制造，以高分子材料居多，按其物態(tài)又可分為固膜、液膜與氣膜三類。氣膜分離尚處于實驗研究中，液膜已有中試規(guī)模的工業(yè)應用，主要用于廢水處理中。
目前大規(guī)模工業(yè)應用的多為固膜，固膜主要以高分子合成膜為主，高分子膜可制成致密的或多孔的、對稱的或不對稱的。
近年來，無機陶瓷膜材料發(fā)展迅猛并進入工業(yè)應用，尤其是在微濾、超濾及膜催化反應及高溫氣體分離中的應用，充分展示了其化學性質穩(wěn)定、耐高溫、機械強度高等優(yōu)點。陶瓷膜和金屬膜亦可以是對稱或不對稱的，但制備方法完全不同。
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