謝艷新，楊 倩，王 輝，王凱凱，朱寶庫(kù)，2

（1.新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003；2.浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系，浙江杭州 310027）

荷負(fù)電膜即本體中或表面上存在磺酸或羧酸等荷負(fù)電基團(tuán)的膜，其分離除物理篩分作用之外還受道南效應(yīng)的影響［1-2］，因此，荷負(fù)電膜具有其他膜所不具備的優(yōu)勢(shì)和用途。當(dāng)被分離體系中的正電荷物質(zhì)通過(guò)荷負(fù)電膜時(shí)，無(wú)論其體積大小，都會(huì)因?yàn)楫愋韵辔晃降侥け砻?；?dāng)帶負(fù)電荷的物質(zhì)通過(guò)膜時(shí)，會(huì)因同性相斥而不易透過(guò)膜孔，所以，荷負(fù)電膜具有特殊的吸附分離特性。荷負(fù)電膜的分離行為受其自身荷負(fù)電性、被分離溶質(zhì)的荷電性以及分離膜與分離體系的相互作用等影響［3］。通常，水體中的染料、細(xì)菌、膠體等帶有負(fù)電荷，當(dāng)荷負(fù)電膜應(yīng)用于水處理時(shí)，由于同性相斥的電荷效應(yīng)，荷負(fù)電膜不易被污染［4］。另外，由于膜中引入了荷負(fù)電基團(tuán)，改變了親水性，膜的水通量得到顯著提高。近年來(lái)，荷負(fù)電膜對(duì)自然界水體中多數(shù)呈負(fù)電的膠體、細(xì)菌的截留越來(lái)越受到關(guān)注［5］，逐漸成為研究的焦點(diǎn)。本研究從荷負(fù)電膜的材料、制備及其應(yīng)用等方面進(jìn)行探討。

1 荷負(fù)電膜材料

荷負(fù)電膜通常含有羧基和磺酸基等陰離子活性基團(tuán)，整體呈現(xiàn)負(fù)電性。比較常見(jiàn)的荷負(fù)電膜有：聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯醇（PVA）、聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）和無(wú)機(jī)陶瓷材料等［6-7］，表1列舉了荷負(fù)電膜所用材料及其主要用途。

表1 荷負(fù)電膜的材料及其主要用途

續(xù)表1

2 荷負(fù)電膜的制備

2.1 L-S相轉(zhuǎn)化法

一般是先對(duì)膜材料進(jìn)行磺化改性，如磺化聚砜（SPS）或磺化聚醚砜（SPES），然后通過(guò)傳統(tǒng)的相轉(zhuǎn)化法將荷負(fù)電膜材料（或者與其他膜材料共混）制備成膜。L-S 相轉(zhuǎn)化法的得名是因?yàn)?Loeb 和 Sourirajan 首次采用相轉(zhuǎn)化法制備出反滲透膜［8］。在L-S 相轉(zhuǎn)化法制備荷負(fù)電膜的過(guò)程中，起決定性作用的是合適的鑄膜液配方（荷負(fù)電膜材料的用量、添加劑的種類和用量、溶劑的種類等）和相轉(zhuǎn)化條件。Ismail 等［9］先將聚醚醚酮（SPEEK）進(jìn)行磺化，然后將磺化聚醚醚酮與聚醚砜共混，通過(guò)干濕法紡絲技術(shù)制備荷負(fù)電中空纖維納濾膜。該納濾膜中引入了磺酸基團(tuán)，增大了膜表面的荷電密度，對(duì)一價(jià)無(wú)機(jī)鹽具有較低的截留率，但是對(duì)荷負(fù)電染料具有較高的截留率。譚翎燕等［10］以氯磺酸為磺化劑，濃硫酸為溶劑，對(duì)聚醚砜進(jìn)行改性得到SPES，采用L-S 相轉(zhuǎn)化法制備磺化聚醚砜雜化膜，該雜化膜的水通量較高，對(duì)聚乙烯醇的截留率達(dá)到了96.7%。

Wang 等［11］以氯乙烯（PVC）、丙烯腈（PAN）和4-苯乙烯磺酸鈉（PSS）的共聚物為膜材料，二甲基亞砜為溶劑，PEG 200 為添加劑，通過(guò)非溶劑致相分離法（NIPS）制備了抗污染及耐氯的PVC-PAN-PSS 超濾膜。由于荷負(fù)電磺酸基團(tuán)的引入，與純PVC、PAN 以及PVC-PAN 膜相比，PVC-PAN-PSS 超濾膜親水性更好，純水通量達(dá)到110 L/(m2·h·bar)，對(duì)牛血清白蛋白（BSA）、腐殖酸（HA）和海藻酸鈉（SA）的截留率分別達(dá)到了97%、92%和90%；同時(shí)，該超濾膜在0.1%的次氯酸鈉溶液中浸泡168 h 后，膜的水通量和抗污染性保持不變。

另外，也可以在無(wú)機(jī)載體上錨固陰離子基團(tuán)，制備帶有可解離基團(tuán)的復(fù)合納米材料，然后添加在鑄膜液中，再用相轉(zhuǎn)化法制備荷負(fù)電膜。納米SiO2是一種無(wú)毒無(wú)味、環(huán)境友好的非金屬粉末狀物質(zhì)，耐高溫、耐腐蝕，在改性有機(jī)材料方面用途廣泛［12-14］。Xing等［15］首先通過(guò)溶膠-凝膠法制備了SiO2納米球，然后采用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合將PSS 接枝到SiO2納米球表面，最后通過(guò)相轉(zhuǎn)化法制備出荷負(fù)電的SiO2-PSS/PES 雜化納濾膜。添加 SiO2-PSS 后，納濾膜的表面親水性和透水性大大提高，水通量達(dá)到269.5 L/(m2·h)；對(duì)鹽的截留能力從大到小分別為Na2SO4、MgSO4、MgCl2、NaCl；隨著雜化膜中 SiO2-PSS 量的增加，對(duì)小分子有機(jī)物和鹽的水通量和分離性能均有所提高。Ji 等［16］將納米SiO2進(jìn)行改性得到了具有典型核-殼結(jié)構(gòu)的SiO2/P（DVB-SO3H）。Yu 等［17-18］先對(duì)納米SiO2進(jìn)行有機(jī)改性，再將其作為添加劑制備超濾膜。結(jié)果表明，本來(lái)極易團(tuán)聚的SiO2納米粒子經(jīng)有機(jī)改性后能均勻地分散在有機(jī)相中，極大地提高了膜的水通量。

Alsohaimi 等［19］先將 TiO2納米管（TNTs）與 3-巰基丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，再用雙氧水原位氧化，得到TNTs-SO3H。以PSF、聚乙烯吡咯烷酮和TNTs-SO3H 為膜材料，通過(guò)NIPS 法制備荷負(fù)電超濾膜，純水通量達(dá) 233.2 L/(m2·h)。通過(guò)對(duì) BSA 和 HA 溶液截留后水通量恢復(fù)率的考察發(fā)現(xiàn)，隨著TNTs-SO3H 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，超濾膜的抗污染性能顯著加強(qiáng)。當(dāng)TNTs-SO3H 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，截留BSA 和HA溶液后水通量恢復(fù)率分別達(dá)到77.4%和90.1%，膜對(duì)水溶液中5×10-5的HA 具有優(yōu)異的截留能力，對(duì)2×10-5HA 的截留率達(dá)到95%。這種方法為其他聚合物膜材料和功能化TNTs制備雜化膜提供借鑒。

相對(duì)TNTs 而言，埃洛石納米管（HNTs）表面含有大量的羥基，更易改性［20］，而且價(jià)格低廉。將 HNTs 添加到聚烯烴、聚酰胺、PSF/聚醚砜等高分子材料中制備納米雜化膜，膜的水通量和抗污染性能都顯著提高，廣泛應(yīng)用在超濾膜等領(lǐng)域［21-23］。Zhang 和陳義豐等［24-25］分別用聚4-乙烯基吡啶（P4VP）和3-巰基丙基三甲氧基硅烷對(duì)HNTs 進(jìn)行有機(jī)改性，與Ag+絡(luò)合，將Ag+還原成納米銀，得到超濾膜。結(jié)果表明，HNTs在聚醚砜中分散均勻，且膜具有更高的水通量和良好的抗污染能力。

2.2 表面改性法

首先將帶有反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物材料制成膜，然后將荷電試劑浸涂在膜表面，再通過(guò)化學(xué)試劑、輻照、臭氧等處理，令多孔分離膜表面活化，并借助化學(xué)反應(yīng)將功能基團(tuán)以共價(jià)鍵方式連接在分離膜表面，實(shí)現(xiàn)多孔分離膜的功能化改性。Barona 等［26］用氯磺酸對(duì)聚偏氟乙烯（PVDF）微濾膜進(jìn)行處理，在膜表面引入磺酸基團(tuán)。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)（0～7 min），膜表面磺酸基團(tuán)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加（0%～4.2%），膜的親水性提高（接觸角從92°下降至66°），純水通量顯著增加［從 246 L/(m2·h)增加至2×105L/(m2·h)，1.4 bar］，對(duì)荷負(fù)電的聚苯乙烯磺酸鈉（PSSA）粒子的截留率顯著上升。

陳秀雯等［27］在商用再生纖維素（RC）超濾膜上接枝磺酸基團(tuán)，得到截留分子質(zhì)量基本不變的RC 荷負(fù)電超濾膜。改性后荷負(fù)電RC 超濾膜純水透過(guò)系數(shù)的減少低于15%，而對(duì)水中天然有機(jī)物（NOM）的去除率由不到60%提高到90%以上；另外研究了pH 和腐殖酸鉛離子絡(luò)合作用對(duì)荷負(fù)電改性膜同時(shí)去除溶液中腐殖酸和鉛離子的影響。

呂春英等［28］以聚丙烯中空纖維膜（PP 膜）為基體，二苯甲酮（BP）為光敏劑，通過(guò)紫外光輻照將丙烯酸（AAc）單體接枝在PP 膜表面，得到荷負(fù)電納濾膜。當(dāng)紫外輻照 20～30 min，BP 和 AAc 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4%～6%和15%時(shí)，AAc 的最大接枝率為17%，此時(shí)膜的吸水率和水通量達(dá)到最大；膜對(duì)pH 敏感，水通量隨pH 的增大而減小。

曹緒芝等［29］通過(guò)紫外分步輻照接枝甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）和苯乙烯磺酸鈉（SSS）在PES 微孔濾膜表面，制備了一種親水性的荷負(fù)電HEMA/SSS/PES納濾膜，該納濾膜對(duì)高價(jià)陰離子鹽溶液Na2SO4的截留率和滲透通量都較高。先紫外輻照HEMA 接枝2 min，再 SSS 接枝 15 min，制得的膜對(duì) Na2SO4的截留率超過(guò)95%，滲透通量達(dá)19.02 L/(m2·h)。

HSU 等［30］通過(guò)臭氧處理后熱引發(fā)自由基聚合的方法制備了聚丙烯酸（PAAc）接枝改性PVDF 多孔膜PVDF-g-PAAc，隨后通過(guò)酰胺化反應(yīng)在PAAc 鏈上接枝聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）側(cè)鏈，最后將Fe3O4納米粒子引入PVDF 多孔膜表面。PAAc 鏈和PNIPAAm 鏈的引入使改性PVDF 多孔膜的通量具有pH 和溫度響應(yīng)性，F(xiàn)e3O4納米粒子的磁響應(yīng)性增強(qiáng)了改性膜的可清洗性。

2.3 表面涂覆法

表面涂覆法是指利用浸涂、噴涂或旋涂等方法，在基膜表面均勻地分布含有功能性分子或聚合物的溶液或分散液，再通過(guò)吸附、沉積或溶劑蒸發(fā)等過(guò)程在膜表面以非共價(jià)作用力形成一個(gè)穩(wěn)定的功能層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膜的改性。表面涂覆操作方法簡(jiǎn)單，可以與現(xiàn)有膜生產(chǎn)工藝相適應(yīng)，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于膜的改性中。但由于功能層與膜基體通過(guò)非共價(jià)作用力結(jié)合，功能層在使用過(guò)程中易剝離，效果不持久。

余亞偉等［31］通過(guò)浸涂法將一定組成的SPES 涂覆在PSF 基膜上，并使用鈦酸四丁酯（TBT）和TiO2納米顆粒作為添加劑來(lái)改善膜的性能，經(jīng)熱處理后得到荷負(fù)電納濾膜。操作壓力、無(wú)機(jī)鹽、染料質(zhì)量濃度及其荷電性對(duì)納濾膜的性能影響很大。李連超等［32］制備了一種復(fù)合納濾膜，即以磺化聚芳醚酮（SPEKC）為功能性涂層，含酞側(cè)基的聚芳醚酮（PEK-C）超濾膜為基膜，研究了SPEK-C 磺化度和PEK-C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)納濾膜性能的影響，同時(shí)還研究了納濾膜的耐溫性及其對(duì)不同無(wú)機(jī)鹽的截留性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：膜的水通量、對(duì)Na2SO4的截留率與PEK-C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、SPEK-C 磺化度有關(guān)；膜的水通量隨PEK-C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低、SPEK-C 磺化度的提高而增大，而對(duì)Na2SO4的截留率則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。所以，合理調(diào)節(jié)PEK-C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和SPEK-C 磺化度才能使納濾膜性能優(yōu)異。另外，該復(fù)合膜對(duì)無(wú)機(jī)鹽的脫除先后順序?yàn)镹a2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl，表現(xiàn)出荷負(fù)電特性，同時(shí)對(duì)有機(jī)染料也表現(xiàn)出良好的分離性能。

神領(lǐng)弟等［33］以 PAN 納米纖維膜作為基膜，通過(guò)靜電噴霧技術(shù)將PVA 和SA 混合溶液噴涂沉積在PAN 基膜表面，然后將表層PVA-SA 納米串珠層通過(guò)水蒸氣加濕輔助熱壓在PAN 基膜上，軟化壓延形成完整的致密薄膜，最后經(jīng)過(guò)戊二醛交聯(lián)制備荷負(fù)電PVA-SA/PAN 納米纖維基復(fù)合濾膜，同時(shí)考察了成膜工藝。結(jié)果表明：在0.6 MPa 操作壓力下，對(duì)100 mg/kg的固綠染料的滲透通量為57.1 L/(m2·h)，截留率為96.8%，對(duì)陰離子染料具有較好的截留能力。

2.4 界面聚合法

界面聚合法是將兩種反應(yīng)活性很高的單體分散在互不相溶的兩種溶劑中，在溶劑的界面處短時(shí)間內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)，從而快速地在支撐層上形成功能分離層，此方法在研究膜制備過(guò)程中起了非常重要的作用［34］。楊靜等［35］分別以均苯三甲酰氯（TMC）和哌嗪（PIP）為油相和水相單體，PES 超濾膜為基膜，通過(guò)界面聚合法制備復(fù)合納濾膜。對(duì)復(fù)合納濾膜表層的紅外分析及掃描電鏡結(jié)果顯示，在PES 基膜表面上聚合了一層聚酰胺膜。Zeta 電位測(cè)試表明，膜表面呈荷負(fù)電，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的截留率順序?yàn)镹a2SO4、MgSO4、MgCl2、NaCl，呈現(xiàn)出典型的荷負(fù)電特征。An 等［36］先合成兩性酰胺單體，并用于以TMC 為油相單體、PIP 為水相單體的界面聚合中，得到荷負(fù)電納濾膜。此膜具有較高通量，在0.6 MPa 操作壓力下可以截留97%的K2SO4，且具有較強(qiáng)的抗污染能力。楊艷紅等［37］以2,5-二氨基苯磺酸為水相單體，通過(guò)界面聚合法制備出荷負(fù)電濾膜。采用模型回歸方程優(yōu)化配方為：2,5-二氨基苯磺酸0.75%，十二烷基硫酸鈉0.15%，酸接受劑0.15%，界面聚合反應(yīng)3 min。膜對(duì)一價(jià)鹽、二價(jià)鹽和小分子有機(jī)染料的截留率分別為40%、80%和90%。

3 荷負(fù)電濾膜的應(yīng)用

3.1 去除天然有機(jī)污染物

NOM 的分子質(zhì)量一般小于1 000 Da，是自然界中引起水體污染的主要物質(zhì)。荷負(fù)電納濾膜能截住分子質(zhì)量小于1 000 Da、粒徑約為1 nm 的小分子有機(jī)物［38］。因此，荷負(fù)電納濾膜在降低水污染、去除NOM 等方面應(yīng)用廣泛。Song 等［39］通過(guò)荷負(fù)電修飾再生纖維素制備出荷負(fù)電纖維素納濾膜，并對(duì)黃浦江中天然有機(jī)污染物的去除進(jìn)行研究。結(jié)果表明：相對(duì)于中性纖維素膜，荷負(fù)電纖維素膜對(duì)水體中腐殖酸的截留率提高，減小水通量的降低。此外，經(jīng)過(guò)荷負(fù)電修飾后，膜表面的荷電密度增大，腐殖酸和荷負(fù)電膜之間的靜電作用增強(qiáng)，使得腐殖酸更少地吸附在膜表面，減小膜污染，提高膜使用壽命。趙玲等［40］通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)改性不同截留分子質(zhì)量的RC 超濾膜，得到一系列具有不同間隔臂長(zhǎng)度的荷負(fù)電超濾膜，這種膜表現(xiàn)出未改性膜所不具備的優(yōu)勢(shì)。與不同截留分子質(zhì)量的未改性膜相比，改性膜對(duì)HA 的截留效果更好，同時(shí)膜通量的衰減減小，即對(duì)膜的污染降低；間隔臂長(zhǎng)度較大的改性膜對(duì)HA 的截留更有效，同時(shí)膜污染更輕，這歸結(jié)于間隔臂長(zhǎng)度較大的改性荷負(fù)電RC 膜Zeta 電位較大，與帶荷負(fù)電的HA 之間的靜電排斥力更大。

3.2 分離單價(jià)鹽與有機(jī)物

荷負(fù)電納濾膜對(duì)單價(jià)鹽的截留率相對(duì)較低，而對(duì)有機(jī)物如染料小分子的截留率較高，從而在染料的脫鹽純化工藝中可以得到很好的應(yīng)用。Ismail 等［9］研究表明：膜的分離性能與SPEEK 的添加量有關(guān)。當(dāng)SPEEK 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，膜對(duì)活性黑5 的截留率基本達(dá)到100%，對(duì)活性黃16的截留率在93.7%以上。這是因?yàn)閮煞N有機(jī)染料小分子的粒徑分別為2.0 和1.5 nm，分子質(zhì)量在600～1 000 Da，微大于膜的孔徑而被截留；此外，這兩種染料溶于水時(shí)會(huì)發(fā)生解離而呈荷負(fù)電，由于靜電排斥作用更易被截留［41］，而對(duì)NaCl 的截留率較低。當(dāng)原料液中同時(shí)含有染料和無(wú)機(jī)鹽時(shí)，它們的截留率都有所下降；但對(duì)這兩種染料的截留率依然超過(guò)98%，為染料廢水處理提供了一種方法。

荷負(fù)電膜還可以應(yīng)用于牛奶的脫鹽和濃縮，去除牛奶的鹽味和雜味。久米仁司等［42］利用納濾膜對(duì)脫脂牛奶進(jìn)行再處理，去除NaCl 并對(duì)牛奶進(jìn)行濃縮。結(jié)果表明，在沒(méi)有破壞牛奶原來(lái)風(fēng)味的基礎(chǔ)上成功地脫除了鹽味和其他雜味。荷負(fù)電膜也廣泛應(yīng)用在蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的脫鹽上。Cakl 等［43］運(yùn)用超濾和納濾的復(fù)合工藝對(duì)皮革的水解產(chǎn)物進(jìn)行脫鹽處理，結(jié)果顯示對(duì)蛋白質(zhì)的截留率達(dá)到98%，對(duì)NaCl 的截留率為40%。

3.3 分離不同價(jià)態(tài)離子

荷負(fù)電膜能夠讓單價(jià)離子通過(guò)而截留高價(jià)離子，進(jìn)而分離不同價(jià)態(tài)的離子。陳桂娥等［44］對(duì)鍍鉻廢水進(jìn)行了納濾處理進(jìn)而回收重金屬鉻。結(jié)果表明，當(dāng)廢水質(zhì)量濃度較低時(shí)，納濾膜對(duì)鉻離子的截留率達(dá)到99%以上。Wang 等［45］制備了荷負(fù)電聚砜中空纖維膜，并考察膜對(duì)4 種無(wú)機(jī)鹽的截留效果。結(jié)果表明：膜對(duì)無(wú)機(jī)鹽的截留先后順序?yàn)椋篘a2SO4、MgSO4、NaCl、MgCl2，并且截留率隨原料液中無(wú)機(jī)鹽濃度的增加而降低。當(dāng)分離NaCl 和Na2SO4的混合鹽溶液時(shí)，膜對(duì)氯離子的截留率遠(yuǎn)低于硫酸根離子，對(duì)硫酸根離子的截留率基本沒(méi)有影響，而對(duì)氯離子的截留率則隨著Na2SO4濃度的升高而降低。這是因?yàn)楦邼舛鹊拟c離子會(huì)降低膜表面的電荷密度，從而削弱膜表面與粒子之間的道南效應(yīng)。但是膜對(duì)硫酸根離子和氯離子的截留率差別仍然很大，可以實(shí)現(xiàn)硫酸根離子和氯離子的分離［46］。

4 展望

雖然在工業(yè)上荷負(fù)電高分子膜已得到廣泛應(yīng)用，但其分離機(jī)理尚無(wú)法準(zhǔn)確描述。荷負(fù)電膜的表征手段已能在一定程度上預(yù)測(cè)膜的分離性能，但目前還沒(méi)有辦法對(duì)膜孔表面電荷密度、膜表面電荷密度作精確的表征，這在一定程度上阻礙了荷負(fù)電膜的開發(fā)。如果能在表征手段上有所突破，使膜的荷電性能與分離性能定量地關(guān)聯(lián)起來(lái)，那么針對(duì)特定的分離需求開發(fā)具有特定荷負(fù)電性能的膜將成為可能，這勢(shì)必會(huì)加快膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外在影響荷負(fù)電膜分離性能因素的研究上如果能得到一些通用的結(jié)論，將降低實(shí)際應(yīng)用中選擇膜的難度，也將降低組件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，從而產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。下面針對(duì)荷負(fù)電膜發(fā)展中存在的問(wèn)題提出幾點(diǎn)建議。

4.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，積極發(fā)展荷負(fù)電濾膜

在膜的制備中，有許多深層次的理論問(wèn)題還都不清楚，例如，界面聚合反應(yīng)中膜厚度和孔徑的變化規(guī)律，高聚物在膜層中的擴(kuò)散規(guī)律等，而這些因素制約著膜的性能。針對(duì)這些問(wèn)題，需要加強(qiáng)膜材料的選擇與合成研究，探求新的荷電劑，發(fā)展新的制備方法；加強(qiáng)制膜過(guò)程所涉及的熱力學(xué)理論研究，包括溶解平衡理論、相轉(zhuǎn)化理論、高聚物在各相中的分配等；加強(qiáng)制膜過(guò)程所涉及的動(dòng)力學(xué)研究，包括界面聚合反應(yīng)速率、相轉(zhuǎn)化制膜的擴(kuò)散速率等。

4.2 完善膜結(jié)構(gòu)參數(shù)表征技術(shù)，探索新的表征方法

膜性能表征技術(shù)的不完善也制約著荷負(fù)電濾膜的發(fā)展。例如，復(fù)合層的孔徑與孔徑分布是關(guān)系膜性能的重要參數(shù)，但目前并沒(méi)有很好的方法進(jìn)行直接表征。通過(guò)細(xì)孔模型可以計(jì)算平均孔徑，而孔徑分布則是模型難以計(jì)算的。就膜的荷負(fù)電性能測(cè)試而言，不同的研究者采用不同的分析方法，因此需要統(tǒng)一對(duì)膜性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，才能促進(jìn)膜技術(shù)的發(fā)展。以此為目標(biāo)，開發(fā)規(guī)范化的膜電位和流動(dòng)電位測(cè)試儀器是十分必要的。

4.3 加強(qiáng)混合物分離機(jī)理模型的研究，強(qiáng)化工業(yè)應(yīng)用

近十幾年來(lái)，荷負(fù)電濾膜傳遞機(jī)理的研究迅速發(fā)展，對(duì)荷負(fù)電濾膜的研制和應(yīng)用起到了良好的促進(jìn)作用。盡管荷負(fù)電濾膜傳遞機(jī)理的研究報(bào)道很多，但并沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。另外，研究基本上是針對(duì)離子傳遞，實(shí)際用于混合物分離的機(jī)理模型還有待研究。

在荷負(fù)電濾膜應(yīng)用方面，水處理仍然是最重要的領(lǐng)域。在未來(lái)的幾年中，荷負(fù)電濾膜在飲用水凈化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和推進(jìn)清潔生產(chǎn)等方面都將發(fā)揮更大的作用。另外，荷負(fù)電濾膜在有機(jī)物與無(wú)機(jī)物、溶液中一價(jià)鹽與高價(jià)鹽、不同分子質(zhì)量有機(jī)物的分離中都有良好的應(yīng)用前景。

4.4 綜合運(yùn)用系統(tǒng)工程原理，防止和控制膜污染

防止膜污染與劣化要從膜的制備著手，做好膜材料、合成、制膜方法和操作條件的選擇，控制膜的結(jié)構(gòu)等；在膜組件設(shè)計(jì)、運(yùn)行中，流體力學(xué)條件控制方面要采取措施減少膜污染；實(shí)際使用中要對(duì)膜進(jìn)行及時(shí)有效的清洗。