到底濾膜是甚麼呢?

膜是由半透水性材料所組成,主要是應用跨膜壓(TMP)之原理將溶質分離,其分離程度取決於膜電位(membrane charge)與孔徑大小(porosity)。普遍上具有兩種孔洞,分別為對稱型(排列方式整齊)與非對稱型(各種不同直徑之孔洞)。這些多孔膜通常被應用在微過濾(microfiltration, MF)與超濾(ultrafiltration, UF)系統。非孔洞膜多為複合膜,透過毛細原理進行過濾,應用範圍在超微過濾(nanofiltration, NF)與逆滲透(reverse osmosis, RO)。

過濾膜TEM掃描式顯微鏡.png

過濾膜對稱與非對稱.png

濾膜功能分成幾種呢?

簡單來說,過濾膜總共分成4種,微過濾(MF)、超過濾(UF)、超微過濾(NF)、逆滲透(RO)。微過濾主要是去除大分子物質;超濾則過濾比大分子較小的物質(生活中難以看見)如細菌、病毒等等。超微濾和逆滲透膜之構造與前二者異樣,它們由薄複合膜(TFC)組成,其特色是有辦法分離單與雙共價的鹽類,多數用在純水系統上。

超濾Ultrafiltration 微超濾nanofiltration.jpg

濾膜的構成元素到底是甚麼呢?

日常生活中,我們會用濾膜來進行過濾(filtration)、純化(purification)、分離(separation)、置換液體(buffer exchange),到底要對濾膜了解有多少呢?以大宗來說,可分為有機膜(Organic membrane)與無機膜(Inorganic membrane)有機膜是由天然(natural)與合成(synthetic)的聚合物(polymer)搭配組成之濾膜,聚合物成分包含鐵氟龍(Teflon PTFE)、聚酰胺(PAI)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、天然橡膠(Rubber)、羊毛(wool)、纖維(cellulose)。

有機膜與非有機膜.png

無幾膜是指非天然的材質所製造而成。常見三種膜為金屬膜(Metallic membrane)、陶瓷膜(Ceramic membrane)、沸石膜(Zeolite membrane)。金屬膜通常應用在Hydrogen separation,然而由於金屬材料關係導致膜表層具有毒性。陶瓷膜由金屬材質(aluminum or titanium) 與非金屬 (oxides, nitride, or carbide)搭配合成。由於金屬惰性關係,所以對環境耐受性強(耐強酸強鹼),但卻對溫度超級敏感而產生裂化的狀態。沸石膜擁具備非常整齊的孔隙與催化的之特性,因此適合做氣體分離如生物酒精的分離,然而需於低通氣流率(gas flux)且加厚層防止裂化的發生。

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