表征膜性能参数
生物工业下游技术选择题复习要点
第二章发酵液预处理一、选择题1、在发酵液中常加入B，以除去发酵液中的钙离子。
A. 硫酸B. 草酸C. 盐酸D. 硝酸2、在发酵液中加入草酸，其作用是ABCD。
A. 去除钙离子B. 去除部分镁离子C. 改善发酵液的过滤性能D. 有助于目标产物转入液相。
3、在发酵液中加入三聚磷酸钠，它和B形成可溶性络合物，可消除对离子交换的影响。
A. Ca2+B. Mg2+C.Zn2+D. Fe3+4、环丝氨酸的发酵液中，加入磷酸盐的主要目的是去除AD。
A. Ca2+B. Fe3+C. Zn2+D. Mg2+5、在发酵液中加入黄血盐，可去除C，使其形成普鲁士蓝沉淀。
A. Ca2+B. Zn2+C. Fe3+D. Mg2+6、关于阳离子对带负电荷的发酵液胶体粒子凝聚能力，以下说法正确的是ABCD。
A. Al3+＞Fe3+B. H+＞Ca2+＞Mg2+C. K+＞Na+＞Li+D. Fe3+＞H+＞K+7、酵母絮凝的FLO1型只被以下A抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖8、酵母絮凝的NEW FLO型只被以下E抑制。
A. 甘露糖B. 葡萄糖C. 麦芽糖D. 蔗糖E. 半乳糖9、发酵液中，细胞絮凝机理有A。
A. 胶体理论B. 高聚物架桥理论C. 双电层理论D. 盐析理论10、在生物产品分离中，C技术可代替或改善离心和过滤方法，富集或除去发酵液中的细胞或细胞碎片。
A. 凝聚B. 双水相萃取C. 絮凝D. 色谱11、下列物质属于絮凝剂的有AC 。
A、明矾B、石灰C、聚丙烯酸类D、硫酸亚铁第三章细胞破碎技术一、选择题1、高压匀浆法提高细胞破碎率的方法有ABC 。
A. 适当地增加压力B. 增加通过匀浆器的次数C. 适当地增加温度D. 提高搅拌器的转速2、下列AB 可采用高压匀浆法进行细胞破碎。
A. 大多数细菌B. 酵母C. 放线菌和霉菌D. 含有亚细胞器（如包涵体）的微生物细胞3、珠磨法提高细胞破碎率的方法有BCD 。
薄膜材料性能表征方法介绍
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二、扫描电子显微镜Scanning Electronic Microscope (SEM)
工作原理：由炽热的灯丝阴极发射出的电子在阳极电压的加 速下获得一定的能量。其后，加速后的电子将进 入由两组同轴磁场构成的透镜组，并被聚焦成直 径只有5nm左右的电子束。装臵在透镜下面的磁场 扫描线圈对这束电子施加了一个总在不断变化的 偏转力，从而使它按一定的规律扫描被观察的样 品表面的特定区域上。 优点：提供清晰直观的形貌图像，分辨率高，观察景深长， 可以采用不同的图像信息形式，可以给出定量或半定量 的表面成分分析结果等。 1、二次电子像 二次电子是入射电子从样品表层激发出来的能量 最低的一部分电子。二次电子低能量的特点表明，这 部分电子来自样品表面最外层的几层原子。用被光电 倍增管接收下来的二次电子信号来调制荧光屏的扫描 亮度。由于样品表面的起伏变化将造成二次电子发射 的数量及角度分布的变化，如图（c），因此，通过保持屏幕扫描与样品表面电子 束扫描的同步，即可使屏幕图像重现样品的表面形貌，而屏幕上图像的大小与实 际样品上的扫描面积大小之比即是扫描电子显微镜的放大倍数。
C60
七、原子力显微镜（AFM）
AFM的工作原理如图，将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有 一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触。由于针尖尖端原子与样品表面原子间 存在极微弱的排斥力（10-8~10-6N），通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针 尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表 面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描 各点的位臵变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。
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四、X射线衍射方法
特定波长的X射线束与晶体学平面发生相互作用时会发生X射线的衍射，衍射 现象发生的条件即是布拉格公式
膜与膜过程_第三章_膜的表征
气体渗透法测得的气体通量
由此可确定膜的孔径分布。这 种方法适宜于表征大孔，可用 于孔径在50nm以上的微滤膜。
⑥ 汞注入法（压汞法）
汞注入法是泡点法的一种。该方法是把汞注入干 膜中，并在不同压力下测定汞的体积。压力和孔 径的关系仍满足Laplace方程。由于汞不同润湿 膜（接触角大于90度），汞与聚合物材料的接 触角一般为141.3度，汞/空气界面的表面张力为 0.48N/m，因此Laplace变为：
多孔膜的表征方法可分为两种： 结构相关参数：确定孔径，孔径分布，皮
层厚度和表面孔隙率。 渗透相关参数：通过溶液被膜或多或少地 截留，确定实际分离参数（截留测定）
3.3.1、多孔膜的表征
（1）微滤膜 电子显微镜 原子力显微镜
泡点法
气体渗透泡点法（湿干流动法）
汞注入法
膜过程包含各式各样的分离问题，具体过程需要用到某种 特定的膜，因此膜的结构和功能表现也很大的差异。 更好地理解分离过程并能对一特定分离所需要的膜结构做 出可能的预测，需要对膜结构与传递现象之间的关系进行 研究 。 确定对特定分离任务可选用的膜。成膜参数中某一参数的 细小变化都可能改变膜（皮层）结构，进而显著影响膜性 能。重复性也是常见的问题。 将孔径、孔径分布、自由体积和结晶度等膜的结构性质与 膜的分离性能进行关联。 膜生产者给出的关于膜性能的信息，如膜截留、孔径、孔 径分布等信息缺乏可比性。 通过膜表征测量将获得预测具体应用中膜的性能信息。通 过膜的表征可以确定给定膜的结构和形态特性。对于制成 的膜，不管其结构怎样，首先要采用简单的方法对其形态 进行表征。
渗透率法
① 电子显微镜法
电子显微镜（EM）是用于膜表征的一种设备，可 以分成两种：扫描电子显微镜（EM）和透射电子 显微镜（TEM）。对于研究和表征微滤膜的多孔 结构，扫描电子显微镜更方便。也可以研究其它 不对称膜的结构。 简单电子显微镜的分辨率为0.01μm(10nm)，更高 级电子显微镜的分辨率可达5nm左右（微滤膜的 孔径为0.1~10μm）。
薄膜的物理性能与表征研究
薄膜的物理性能与表征研究随着科技的不断发展，许多新技术如微纳电子技术、纳米制造技术、光电子技术等得到了广泛应用。
在这些技术中，薄膜技术作为一个重要的领域，引起人们的广泛关注。
薄膜是一种具有厚度微小、面积广阔的材料，其厚度范围可以从几纳米到几百微米。
由于其独特的物理性质，薄膜广泛应用于太阳能光伏、涂层、纳米器件等领域。
因此，对薄膜的物理性能进行研究和表征，对于促进薄膜技术的进一步发展具有重要的意义。
1. 薄膜的物理性质薄膜具有独特的物理性质，其中最具代表性的是量子效应、表面效应和热传导效应。
量子效应是指当材料的尺寸缩小到纳米尺度时，由于量子效应的影响，材料的性质将会发生根本性的变化。
例如，由于量子限制效应的存在，纳米薄膜具有更高的透明度和导电性。
此外，量子隧穿效应也会影响薄膜的输运和光学性能。
表面效应是指由于表面活性、表面束缚和表面散射等因素，薄膜表面具有特殊的性质。
薄膜表面的活性可以使其吸附分子或离子，进而改变其光学、电学、传热等性能。
此外，薄膜表面散射和束缚效应还会影响其光学和声学性能。
热传导效应是指薄膜在热传导过程中具有独特的性质。
由于薄膜的限制几何尺寸、界面散射和晶体结构等因素，其热传导性能会与母材料发生显著变化。
2. 薄膜的表征方法为了对薄膜的物理性质进行研究，需要对其进行表征。
目前，对薄膜进行表征的常用方法包括：扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光学谱学、拉曼光谱学、原子力显微镜(AFM)等。
扫描电镜(SEM)是一种通过扫描电子束对样品表面进行高分辨率成像的方法。
对于薄膜的表征，SEM可以提供样品表面形貌和结构信息，并可以通过透过散射电子进行元素分析。
透射电镜(TEM)是一种将电子束直接透过样品进行成像的方法。
对于薄膜的表征，TEM可以提供材料的局部成分、晶体结构和微观形貌信息。
光学谱学是通过测量薄膜的光学特性，如吸收、透射、反射等来分析材料的性质。
这种表征方法可以提供薄膜的光学指数、厚度、透射率等信息。
薄膜材料的表征
制备台阶旳措施
常用掩膜镀膜法，即将基片旳一部分用掩膜遮 盖后镀膜，去掉掩膜后形成台阶。因为掩膜与 基片之间存在着间隙，所以这种措施形成旳台 阶不是十分清楚，相对误差也比较大，但能够 经过屡次测量来提升精确度，探针扫过台阶时 就能显示出台阶两侧旳高度差，从而得到厚度 值。
其测量装置原理图如图4.4所示。在样品角度 连续变化旳过程中，在光学显微镜下能够观察
到干涉极大和极小旳交替出现。得出光旳干涉
条件（式 4.10）为 ：
d
N
2n1 cos
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图4.4 变角度法测量透明薄膜厚度旳装置 示意图
等角反射干涉法（CARIS）
测量透明薄膜厚旳第二种措施是使用非 单色光入射薄膜表面，在固定光旳入射 角度旳情况下用光谱仪分析光旳干涉波 长。这一措施被称为等角反射干涉法 （CARIS）。在这一措施中，干涉极大 或极小旳条件仍为式（4.10），但N与 λ在变化，而 θ不变，因而
此类措施所根据旳原理一般是不同薄膜 厚度造成旳光程差引起旳光旳干涉现象。
1．光旳干涉条件
首先研究一层厚度为d、折射率为n旳薄
膜在波长为λ旳单色光源照射下形成干涉 旳条件。
显然要想在P点观察到光旳干涉极大，其
条件是直接反射回来旳光束与折射后又 反射回来旳光束之间旳光程差为光波长 旳整倍数。
图4.1 薄膜对单色光旳干涉条件
透明薄膜厚度测量旳干涉法
式中，为单色光波长，m为任意非负旳 整数。在两个干涉极大之间是相应旳干
涉极小。若 n1 < n2 ，反射极大旳条件
变为:
d (m 1)
2n1
变角度干涉法（VAMFO）
第二章 表征膜性能的参数
影响截留率的因素
①分子形状：线状分子易透过，R线 < R球； 分子形状：线状分子易透过， 线 球 ②吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径 吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上， ③浓差极化作用：高分子溶质在膜面沉积，使膜阻力 浓差极化作用：高分子溶质在膜面沉积， ↑，较小分子溶质的截留率↑，分离性能↓。 较小分子溶质的截留率↑ 分离性能↓ 浓度， ↑ ↓ ①温度/浓度，T↑ C↓，使R↓，因为膜吸附作用↓； 温度 浓度 ↓ 因为膜吸附作用↓ ②错流速度↑，R↓，因为浓差极化作用↓； 错流速度↑ ↓ 因为浓差极化作用↓ 影响蛋白质分子构型， ③pH、离子强度影响蛋白质分子构型，影响 。 、离子强度影响蛋白质分子构型 影响R。
1. 截留率和截断分子量
• 膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection） 膜对溶质的截留能力以截留率R rejection） 来表示， 来表示，其定义为 • R＝1－ Cp／Cb （１） • 式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液 式中C 分别表示在某一瞬间， Permeate）和截留液的浓度。 （Permeate）和截留液的浓度。 • 如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留； 表示溶质全部被截留； • 如R＝0，则Cp＝ Cb，表示溶质能自由透过膜。 表示溶质能自由透截断分子量、 截断分子量、 • 水通量、 水通量、 • 孔的特征、 孔的特征、 • pH适用范围、 pH适用范围 适用范围、 • 抗压能力、 抗压能力、 • 对热和溶剂的稳定性等。 对热和溶剂的稳定性等。 制造商通常提供这些数据， 制造商通常提供这些数据，
2. 水通量
水通量：纯水在一定压力，温度(0.35MPa 25℃)下试 (0.35MPa， 水通量：纯水在一定压力，温度(0.35MPa，25℃)下试 透过水的速度L h⋅ 验，透过水的速度L / h⋅m2。 JW = W / A t
薄膜材料性能表征方法介绍
磁损耗法
01
磁损耗法是通过测量磁场中材 料因磁滞、涡流等效应而产生 的能量损耗来表征材料磁学性 能的方法。
02
磁损耗法通常采用交流磁场进 行测量，能够反映材料的动态 磁特性，如磁损耗角正切值等 。
电学性能表征
电导率测试
总结词
电导率测试是评估薄膜材料导电性能的重要手段，通过测量电流与电压的关系，可以获 得材料的电导率。
详细描述
在电导率测试中，将薄膜材料置于电极之间，施加一定的电压，测量流过材料的电流。 通过计算电流与电压的比值，可以得到材料的电导率。电导率的大小反映了材料导电性
能的优劣。
霍尔效应法
磁畴观察法可以用于研究薄膜材料的磁畴行为、磁反转机制等，有助于理 解材料的磁学性质和应用潜力。
06
环境稳定性表征
耐腐蚀性测试
盐雾试验
将薄膜材料置于盐雾环境中，模拟海洋大气环境，观察其抗腐蚀 性能。
酸碱腐蚀试验
将薄膜材料暴露在酸、碱等腐蚀性环境中，检测其抗腐蚀性能。
电化学腐蚀试验
通过电化学方法检测薄膜材料的耐腐蚀性能，包括电化学阻抗谱 和恒电位腐蚀等。
性能表征的必要性
对薄膜材料进行性能表征有助于了解 其物理、化学和机械性质，从而优化 制备工艺和提高产品质量。
性能表征是评估薄膜材料性能与可靠 性，以及进行材料选择和设计的重要 依据。
02
光学性能表征
透射光谱法
总结词
透射光谱法是通过测量薄膜材料透射光强随波长的变化来表征其光学性能的方法。
详细描述
通过测量划痕阻力来确定材料的硬度和韧性。
膜技术简介全
4、膜分离技术在现代生物技术中的应用
膜已经成为生物技术工程中不可缺少的一部 分。发酵培养基的灭菌过滤、缓冲剂的纯 化和蛋白质产品的制备都经常应用膜分离 技术。其中，病毒过滤是确保生物制品安 全性最常见的单元分离过程。一些病毒具 有强的耐热和耐化学性质，采用加热和化 学失活的方法不能完全杀死这些病毒，而 选择适当微滤或超滤膜则可以有效去除这 些病毒。因此，膜分离技术已成为确保现 代生物制品纯度、安全和效用的基本技术 。
1、按膜材料分类
• 纤维素及其衍生物膜 • 聚砜膜、聚酰胺、聚酰亚胺膜 • 聚丙烯腈膜、聚烯烃膜 • 聚乙烯醇膜、硅橡胶膜 • 陶瓷膜 • 金属膜 • 液膜
2、按制备工艺分类
• 溶液相转化膜 • 熔融挤出膜 • 拉伸膜 • 复合膜 • 核踪痕膜 • 动力形成膜
3、按外形分类
• 片状膜 • 管状膜 • 中空纤维膜
压力差
1001000KPa
0.02-10um 1-20nm
筛分 筛分
多孔膜 非对称膜
纳滤 NF
小分子
脱除大分 子
压力差
5001500KPa
非对称膜 1nm以上 溶解扩散 或复合膜
反渗透 RO
溶剂
压力差
脱除溶质
100010000KPa
0.1-1nm
非对称膜 优先吸附 或复合膜
RO、NF、UF、MF分离示意图
一、膜 科 学
1、膜定义 2、膜结构 3、膜分离机理 4、膜技术特点 5、影响膜的因素 6、膜分离操作方式 7、表征膜性能的参数
1、膜定义
膜：膜是在两相之间通过压力实现分离的一 种物质
1.1、膜不是单纯的隔板或栅栏，它具有分离 功能，对不同物质具有选择透过性；
1.2、膜可以是固体、液体、气体等； 1.3、膜具有良好的机械强度和化学稳定性。
《膜表征方法简介》课件
观察膜表面形貌。
3 四峰分子量分析器(GPC)
确定膜材料的料的热性能。
4 X射线衍射(XRD)
分析膜材料的晶体结构。
膜表征在实际中的应用
自来水厂过滤
使用膜技术过滤水源， 提高水质。
医疗器械的细菌 过滤
利用膜过滤器去除细 菌和微生物。
电子产品的保护 膜制造
膜表征用于生产电子 产品保护膜，提高产 品质量。
超滤过滤的葡萄 酒高效制造
应用膜过滤技术加快 葡萄酒的制造过程。
结论
必要步骤
膜表征是了解和改进膜性能 的必要步骤。
选择和发展
目前有许多膜表征方法可供 选择，每种方法都有其独特 的优点和缺点。
不断进步
随着膜技术的发展，膜表征 方法也会不断进步和发展。
膜表征方法简介
膜表征是对膜性能的评估和分析过程，帮助了解膜的特性和改进表现。
什么是膜表征
膜表征是对膜性能的评估和分析过程，帮助了解膜的特性和改进表现。
膜表征的分类
物理性能测试
空气透过率，液体渗透率，电导率与电阻率， 厚度，表面积和孔径大小。
化学性能测试
稳定性决定，毒性试验，生物相容性。
膜表征方法
第五章膜过滤法
（一）膜材料
• 天然材料：各种纤维素衍生物 • 人造材料：各种合成高聚物 • 特殊材料：复合膜，无机膜, 不锈钢膜，陶瓷膜
14
醋酸纤维特点：
• ①透过速度大 • ②截留盐的能力强 • ③易于制备 • ④来源丰富
• ⑤不耐温（30℃） • ⑥pH 范围窄，清洗困难 • ⑦与氯作用，寿命降低 • ⑧微生物侵袭 • ⑨适合作反渗透膜
40
3. 反渗透
利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）而截留离子 物质性质，以膜两侧静压差为推动力，克服渗透压，使溶剂通 过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程。 操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分为小分子物质。
41
反渗透法
分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，为反渗透
• 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、 • 微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， • 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 • 反渗透膜：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 • 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 • 电渗析：离子交换树脂 • 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙
烯醇、聚丙稀酰胺
18
5
概述
★膜分离的特点
• ①操作在常温下进行； • ②是物理过程，不需加入化学试剂； • ③不发生相变化（因而能耗较低）； • ④在很多情况下选择性较高； • ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； • ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
6
概 述 膜分离技术的重要性
39
微滤和超滤的分离机理
• 一般认为是简单的筛分过程， 大于膜表面毛细孔的分子被 截留，相反，较小的分子则 能透过膜。
• 毛细管流动模型：膜
食品分离技术试题
食品分离技术试题work Information Technology Company.2020YEAR1．分离：食品原料是各种成分组成的混合物，生产中按人们的需要，对食品原辅料进行取舍，惊醒这种处理的过程称为食品分离过程，它包括提取和除杂两个部分。
2.所有分离技术都可分为机械分离和传质分离两种。
3.膜：广义上定义为两相之间的一个不连续区间，这个区间用以区别相界面，可以是固相，气相或液相的。
4.膜技术：用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级，提纯和富集的方法。
5.按结构，膜可以分为对称膜、非对称膜和复合膜。
6.膜的制备工艺类型有相转化法（流诞法和防丝法）和复合膜化法。
7.膜的保存对其性能极为重要，主要防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩。
8.表征膜性能的参数有分离透过性（分离效率、渗透通量、通量衰减系数）和物化稳定行（膜强度、压力、温度、PH、耐受性）9.渗透通量：单位时间内通过单位膜面积的透过量。
10.浓差极化（concentration polarization）：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称浓度/浓差极化。
浓差极化特性：可逆过程（膜运行时产生，停止逐渐消失）它与操作条件相关，可通过降低膜两侧压差，减少物料液中溶质浓度，改善膜表面流体力学条件（错流），来减轻浓差极化程度，提高膜的透过流量。
11.凝胶极化（gelpolarization）：膜表面附近浓度升高增大了膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低，当膜表面附近浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。
当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，也会在膜表面形成凝胶层，这种现象称为凝胶极化。
12.膜污染的来源：凝胶极化引起的凝胶层、溶质在膜表面的吸附层、膜孔堵塞、膜孔内的溶质吸附。
表征FTO 导电玻璃光电性能的三个参数
七色光科技
表征FTO导电玻璃光电性能的三个参数
透射比 （Transmittance，%），
又称为透光率等，是指透过材料或介质的光通量或辅通量与入射通量之比。
越高越好！
面电阻（Resistance，ohm/cm2）
又称为方块电阻，表征导电膜导电性能的参数。
越低越好！
雾度（Haze，%）
透明或半透明材料的内部或表面由于光漫射造成的云雾状或混浊的外观。
以漫射的光通量与透过材料的光通量（漫射+直射光通量）之比的百分率表示。
是透明或半透明材料光学透明性的重要参数。
雾度和透光率是两个概念。
雾度大的材料可以是透光率不很低。
适当！
在测试样品的雾度和透光率过程中，必须计量入射光通量(T1)，透射光通量
(T2)、仪器散射光通量(T3)，试样的漫射光通量(T4)。
透射比：Tt= T2/ T1×100%
雾度： H= T4/ Tt×100%，其中T3为0
对于非晶硅类型的薄膜太阳能电池，因为硅材料本身的厚度和结构，要求基底FTO导电玻璃提供较大的雾度，以提高漫射光的比例，从而提高电池的性能，通常要求雾度大于10%。
对于染料敏化太阳能电池，因为纳米氧化钛结构本身具有一定的漫反射能力，对基底FTO导电玻璃的雾度的要求则要低一些，通常5%左右的雾度已经可以提供足够的漫射光。
膜分离过程
(4)、蒸发过程结束，将 薄膜浸到冰水中，产生溶剂和 水(沉淀剂)之间的交换，而形 成凝胶，其过程可用三元相图
表示。薄膜从一相区(点A)，由
于吸水和失去溶剂而移入两相 区，高聚物相和水相，而在膜 中形成空隙。在B点，溶剂完 全为水所取代。
溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反
渗透过程，但对有机物常不能适用。就这些方面说来，
优先吸附-毛细孔流动模型比较优越。
(三)优先吸附 毛细孔流动模型
Sourirajan认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔 的并有一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。在膜面上 始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个水分子的大小。 在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。可想像如果 毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度，则可使纯水的透过 速度最大，而又不致令盐从毛细孔中漏出，即同时达到最 大程度的脱盐。根据这一想法，成功地选择了膜材料，合 成了一定孔径的膜，以满足应用于不同系统的需要。
5、价廉。
（二）、制造膜的材料
(1)、天然物质的衍生物
醋酸纤维(纤维素－2－醋酸酯、纤维素—2，5—醋酸 酯酝、纤维素－3—醋酸酯) 乙酸丁酸纤维 再生纤维素
硝酸纤维素
(2)、人造物质 聚酰胺(芳香族聚酰胺、共聚多酰胺、聚酰胺酰肼) 聚苯并咪唑、聚砜，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚 脲、聚呋喃、聚四氟乙烯、聚二氟乙烯、聚醚、聚酰亚胺、 聚苯醚等。
(3）、耐氯能力强 一般在短期清洗时，对氯的耐受量可高 达200ppm，长期贮存膜时，耐受量达50ppm。
(4)、孔径范围宽 孔径范围(10一200)×l0－10m，截断分子 量范围1000—500000，符合于超滤膜的要求，但不能制成 反渗透膜或微过滤膜。
薄膜材料的表征
薄膜材料的表征新能源12级3班杨铎12191070摘要：薄膜材料和薄膜器件日益广泛应用及其可靠性指标体系的日益健全，要求学术界对其结构和性能的特殊性给出科学解释。
因此，薄膜材料的表征对材料的应用是至关重要的。
薄膜样品结构和性能的表征依赖测试设备及测试方法。
薄膜材料的表征参数通常包括薄膜厚度，这通常用探针法等进行测量；薄膜形貌表征，主要通过扫描隧道显微镜、原子力显微镜等进行测量；薄膜成分的表征，它主要用X射线电子能谱、俄歇电子能谱来测量；薄膜晶体结构的表征，它通常使用X射线衍射仪或电子衍射仪来测量；薄膜的应力表征，这可以通过直接测量变形量方法和简介X射线衍射测量方法等对其来进行测量。
通过对以上内容的概括和总结及对比总结出薄膜材料的测试的研究情况。
关键词：薄膜，测试，表征1. 薄膜简介1.1薄膜材料的发展在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。
自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。
生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。
生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。
细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。
膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。
细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。
细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。
1.2薄膜材料的应用人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。
它的一个很重要的应用就是海水的淡化。
虽然地球上70％的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的2.5％～3％，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。
膜分离技术基础及其应用
影响膜的因素
3、无机盐 、 无机盐通过两条途径对膜污染产生影响： 无机盐通过两条途径对膜污染产生影响：一 是有些无机盐复合物会在膜表面或膜孔径直接 沉积，或使膜对蛋白质的吸附率增强而污染膜； 沉积，或使膜对蛋白质的吸附率增强而污染膜； 无机盐改变了溶液离子强度， 二是无机盐改变了溶液离子强度，影响到蛋白质溶解
按分离孔径划分的膜类型
按分离孔径划分的膜类型
按膜的材质划分的膜类型
天然高分子材料 种类：纤维素衍生物，如醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维 优点：醋酸纤维的阻盐能力最强，常用于反渗透膜，也可作超滤 膜和微滤膜；再生纤维素可用于制造透析膜和微滤膜。 缺点：醋酸纤维膜最高使用温度和pH范围有限，在45-50° 缺点：醋酸纤维膜最高使用温度和pH范围有限，在45-50°C， pH3pH3-8。 合成高分子材料 种类：聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯晴、聚烯类和含氟聚合 物，其中，聚砜最常用，用于制造超滤膜。 优点：耐高温(70-80° ，可达125°C)，pH1-13，耐氯能力强，可 优点：耐高温(70-80°C，可达125°C)，pH1-13，耐氯能力强，可 调节的孔径宽(1-20nm)；聚酰胺膜的耐压较高，对温度和pH稳定 调节的孔径宽(1-20nm)；聚酰胺膜的耐压较高，对温度和pH稳定 性高，寿命长，常用于反渗透。 缺点：聚砜的耐压差，压力极限在0.5-1.0MPa。 缺点：聚砜的耐压差，压力极限在0.5-1.0MPa。
浓度对反渗透（纳滤） 浓度对反渗透（纳滤）膜性能的影响
随浓度的提高，水通量及脱盐率都有明显的降低， 随浓度的提高，水通量及脱盐率都有明显的降低， 这是因为浓度的增加导致了渗透压的增加， 这是因为浓度的增加导致了渗透压的增加，带来了驱动 压力的减小
常规过滤和错流过滤 a常规过滤； b错流过滤 常规过滤；
膜表征方法简介.完美版PPT
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带入膜的孔隙率 Vr nr2
膜的孔半径：r 8 J d
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滤速法的装置和泡压法相反，将膜置于测试池中，逐渐升压使液体（一 般是水）通过被测的膜，在排出所有气泡后，使压力升至一定值，在规 定时间内收集透过膜的液体量。滤速法是在膜上面加压，而泡压法是在 膜下面加压。只要测量膜的厚度，就可以通过透过膜的液体量和孔隙率， 根据上式计算出膜的孔半径。
Hale Waihona Puke 汞法压汞法是把汞注入干膜中，并在不同压力 下测定汞的体积。压力和孔径的关系仍满 足Laplace方程。由于汞不同润湿膜（接触 角大于90度），汞与聚合物材料的接触角 一般为141.3度，汞/空气界面的表面张力 为0.48N/m，因此Laplace变为：
在一定压力下汞渗入膜微孔中，汞位的变
化反应了样品膜中汞体积的变化，它通过
利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级
分辨率获得表面结构信息。
泡压法
泡压法是测定微孔滤膜最
大孔径和平均孔径法方法。
这种方法的原理是测定气
体通过充满液体的膜所需
要的压力。膜的上面与液
体（如水）接触，并且所
有膜孔内都充满液体，使
膜润湿，过滤器底部与空
气相连，当氮气压力逐渐
增大到一定量时，气泡会
➢ 扫描电子显微镜是用于表征微滤膜的简单而有效的 仪器。对表层、横断面和底层可得到清晰又简洁的 图象。
原理：一束动能为1-25V 的入射电子（又称为一 次电子）撞击在膜试样 上，从试样表面原子中 撞击出二次电子，这些 二次电子在检测器的屏 幕上形成一定的图象。 为避免试样被烧坏，可 在表面上覆盖一层导电 层防止表面带电，通常 用金制薄层，即喷金。
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近似孔径 /n参 数，不能作为选择膜的唯一标准。
膜的选择应从多方面来考虑（如 孔径分布，透过通量，耐污染能力等）
4、影响截留率的因素：不仅决定于溶 质分子的大小，还与下列因素有关
（1）分子的形状： （2）吸附作用： （3）其他高分子溶质的影响： （4）其他因素：温度、浓度、流速、 pH、离子强度等
三、孔道特征：
包括孔径、孔径分布和空隙度，是膜
的重要性质。
泡点法（bubble-point
method）：常 用作孔径的测定，特别是微孔膜。
将膜表面覆盖一层溶剂（通常为水），
从下面通入空气，逐渐增大空气的压 力，当有稳定的气泡冒出时，称为泡 点。
d=4λcosθ/p
式中：d为孔径，λ为液体表面张力，θ 为液体与膜间的接触角，p为泡点压力。 此外，可以用电子显微镜直接观察 膜的孔径及其分布。
二、截留率和截留分子量：（ rejection coefficient,and MWCO）
1、截留率：指超滤膜对溶质的截留能力, 用R表示,并定义为: CP Cb
R 1
式中CP和Cb分别表示在某一瞬间， 透过液和截留液的浓度。R在0和1之间， 当R =1，则CP=0，表示溶质全部被截留； 当R =0时，CP=CB 表示溶质能自由透 过膜。
四、完整性实验
用于试验膜和组件是否完整或渗漏。
将超滤器保留液出口封闭，透过液出
口接上一倒置的滴定管，自料液进口 处通过一定压力的压缩空气，当达到 稳态时，测定气泡的溢出速度，如大 于规定值，表示膜不合格。
定义为相当于一定截留率（通常为 90%或95%）时的溶质的分子量。
3、截留分子量与膜孔径的关系： 截留分子量越大，膜孔径越大,但膜 孔径并不是大小均匀的 ,而是有一定的分 布范围。
MWCO与孔径的关系
MWCO（球状 蛋白质）
1000 10 000
近似孔径 /nm
MWCO（球状 蛋白质
100 000 1000 000
截 留 曲线：用已知 分子量的各种 物质进行试验， 测定其截留率， 得到的截留率 与分子量之间 的关系称为截 留曲线。 孔径分布范围较小的，则截留曲线较陡直， 表明膜的质量较好，可使不同分子量的 溶质分离较完全，而斜坦的膜将导致溶 质分离不完全。
2、截留分子量（molecular
weight
out-off，MWCO）：
START
表征膜性能的参数有：
膜孔的特性（如孔径大小，孔径分布，孔隙 度） 膜的截留分子量（MWCO） 水通量 抗压能力 pH适用范围 对热和溶剂的稳定性等。
一、膜的水通量：
指单位时间、单位膜面积透过的 水的体积（m3/m2· h） 。实际测纯水的 透过量（水通量）是在一定条件下 （0.1MPa,20℃）试验测得。实际通量 为纯水的 10%左右。通量决定于膜的表 面状态。