膜的结构

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

膜的结构主要是指膜的形态、膜的结晶态和膜的分子态结构。膜结构的研究可以了解膜结构与性能的关系，从而指导制备工艺，改进膜的性能。用电镜或光学显微镜观察膜的截面和表面，可以了解膜的形态。下面仅对微滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)、纳滤膜(NF膜)、反渗透膜(RO膜)膜材料的形态做简单的讨论。

(1) 微滤膜—具有开放式的网格结构

微孔膜具有开放式的网格结构，形成机理为:制膜液成膜后，溶剂首先从膜表面开始蒸发，形成表面层。表面层下面仍为制膜液。溶剂以气泡的形式上升，升至表面时就形成大小不等的泡。这种泡随着溶剂的挥发而变形破裂，形成孔洞。此外，气泡也会由于种种原因在膜内部各种位置停留，并发生重叠，从而形成大小不等的网格。开放式网格的孔径一般在0.1～1μm，可以让离子、分子等通过，但不能使微粒、胶体、细菌等通过。

(2)反渗透膜和超过滤膜的双层与三层结构模型

雷莱(Riley)首先研究了用L-S法制备的醋酸纤维素反渗透膜的结构。从电镜中可看到，醋酸纤维反渗透膜具有不对称结构。与空气接触的一侧是厚度约为0.25μm的表面层，占膜总厚度的极小部分(一般膜总厚度约100μm)。表面没有物理孔洞，致密光滑。下部则为多孔结构，孔径为0.4μm左右。这种结构被称为双层结构模型。

吉顿斯(Gittems)对醋酸纤维素膜进了更精细的观察，认为这类膜具有三层结构。最上层是表面活性层，致密而光滑，其中不存在大于10nm的细孔。中间层称为过渡层，具有大于10nm的细孔。上层与中间层之间有十分明显的界限，中间层以下为多孔层，具有50nm以上的孔。与模板接触的底部也存在细孔，与中间层大致相仿。上、中两层的厚度与溶剂蒸发的时间、膜的透过性等均有十分密切的关系。

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