4.2　液體過濾材料

在固—液分離過程中，需將直徑極小的顆粒去除并回收，傳統液體過濾方法如深層床過濾、沉降過濾、離心過濾等存在分離精度低且技術成本高的問題，而膜分離技術能夠彌補這一缺陷。膜分離技術利用多孔薄膜的選擇透過性，使得某些組分透過膜而其他組分被截留，從而實現對均一或非均一混合體系的分離[12]。膜分離方法主要包括微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透汽化、膜蒸餾和氣體分離等，而液體過濾領域的膜分離方法主要涉及微濾、超濾、納濾和反滲透，目前常用的液體過濾膜主要有相分離膜、核徑跡微孔膜、燒結模、拉伸膜和纖維膜等[13]。

（1）相分離膜。相分離膜是將高分子溶液通過非溶劑誘導相分離法或熱致相分離法制備而成[1]。非溶劑誘導相分離法是基于聚合物溶液中溶劑組分與凝固浴（非溶劑組分）間的雙擴散作用誘導聚合物析出形成多孔結構，該方法主要適用于具有良溶劑的聚合物，如聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、醋酸纖維素等，所制備的膜為非對稱結構，包括致密皮層和指狀大孔支撐層。熱致相分離法則是利用聚合物與稀釋劑體系在高溫下相溶、低溫下分相的特性，通過降低溫度來誘導高溫聚合物溶液體系分相，并使兩相間產生物質傳遞，繼而萃取稀釋劑而制備出多孔膜，該方法所制備的膜多為對稱結構，但該方法所適用的聚合物種類較少，主要有聚丙烯、聚乙烯、PVDF、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯等。目前，相分離膜因具有孔徑小、分離精度高等優點已被廣泛應用于液體過濾領域，但通量低、能耗大一直是該材料在實際應用中所面臨的主要問題[14]。

（2）核徑跡微孔膜。核徑跡微孔膜是通過采用放射性同位素裂變產生的碎片來撞擊和穿透無孔薄膜，使聚合物本體形成徑跡，隨后浸入酸（或堿）溶液，徑跡處聚合物被腐蝕，從而得到具有微孔結構的膜[1]。核徑跡微孔膜孔徑分布均勻且為垂直通孔結構，在膠體、粗金溶膠等貴重物質處理領域具有一定實際應用價值，但核徑跡微孔膜孔隙率較低（10%左右），使用過程中往往存在滲流通量低的問題[15]。

（3）燒結膜。燒結膜是將一定大小顆粒的粉末壓縮在模具內，并采用燒結法，通過控制溫度與壓力來使得粉末熔融黏結形成多孔膜。燒結法所制成的聚合物膜孔隙率不高，一般在10%～20%，而金屬燒結膜孔隙率較高，一般大于80%。燒結膜孔徑大小取決于粉末顆粒大小，顆粒越細所得膜的孔徑也越小，孔徑最小可至0.1μm左右[16]。

（4）拉伸膜。拉伸膜是以聚烯烴類或含氟類高分子膜為基材，先將其在熔點附近擠壓并迅速冷卻制成高度定向結晶膜，隨后在無張力條件下對其進行退火處理，最后經拉伸得多孔膜材料。拉伸膜孔徑為0.1～3μm，孔隙率最高可達90%，但拉伸膜的制備工藝過程難以掌控，且膜孔徑分布范圍寬[17]。

（5）纖維膜。纖維膜是由纖維無規堆積或取向排列而制成的膜，主要有常規織物、非織造布、濾紙等，其主要用于液體過濾過程中的預處理以去除較大顆粒物，纖維膜因具有孔徑可調范圍廣、孔隙率高、孔道連通性好等結構特點在液體過濾領域展現出巨大的應用潛力，但當前纖維膜的孔徑較大，難以高效攔截較小粒徑的固體顆粒物。因此，降低纖維膜孔徑以提高材料的過濾精度是提升其應用性能的關鍵[18]。