微孔过滤(MF)是利用微孔膜使水中的微粒得到过滤与分离。微孔膜的微孔具有比较整齐均匀的网状结构,通常结构形态有三种类型,见图2-3-21。
①通孔型:例如核孔膜,它是以聚碳酸酯为基材,膜孔呈圆筒状垂直贯通于膜面,孔径异常均匀[下图a]。
几种有代表性的膜断面结构
②网络型:这种膜的微观结构基本上是对称的[图(b)]。
③非对称型:其中有海绵型与指孔型两种,都可以认为是上列两种结构的不同形式的复合[图(c)]。
非对称型微孔滤膜是日常应用比较多的膜品种之一。
微孔过滤就是利用膜的结构筛网进行过滤,在静压差的作用下,小于膜孔的粒子通过过滤膜,大于膜孔的粒子则被截留于膜上,从而使得颗粒大小不同的组分得以分离。微孔膜的截留机理大体为以下几种情况,见下图。
图2-3-22 微孔滤膜的各种截留作用
①机械截留:指膜可以截留比它孔径大或与孔径相当的微粒等杂质,即筛分作用。
②物理作用或吸附截留:包括吸附和电性质等各种因素的影响。
③架桥截留:从电镜观察中可以见到,在孔的入口处,微粒因架桥作用同样可以被截留。
④网络型膜的网络内部截留作用:微粒并非被截留在膜的表面,而是在膜的内部。
如上所述,对滤膜的截留作用来说,机械作用固然相当重要,但微粒等杂质与孔壁之间的相互作用有时比孔径大小显得突出。
微孔膜的主要特点如下。
①孔径均一,微孔膜的孔径十分均匀,例如平均为0.45μm的滤膜,其孔径变化范围仅在0.45μm±0.02μm。
②高孔隙率,微孔膜的表面上有无数微孔,约为107~1011个/cm2,孔隙率一般高达70%~80%左右,通常其通量比具有同等截留能力的滤纸至少快40倍。
③滤材薄,大部分微孔膜的厚度都在120~150μm,较一般过滤介质为薄。当过滤一些高价液体或少量贵重液体时,被膜所占有的液体的损失量少。其次,运输时单位面积的质量轻(5mg/cm2)。另外,贮存时少占空间也是它的优点。
④驱动压力低,由于空隙率高、滤材薄,因而流动阻力小,一般只需较低的压力(约207kPa)即可。