关于如何测定膜孔径的问题

这个问题，是大家都很关注的。因为NF膜表面的话SEM是得不到数据的，AFM也不行的。。SEM就算放大30W倍也不行个。。在此，给大家介绍一个相较可行的方法： 膜的孔径测量一般用汞压法可以测量。首先要说明白，膜的表面孔径是一个平均孔径，它和膜的孔隙率都是表征膜的重要数据。但是一般要说膜的截留性能，尤其是超滤或纳滤膜，一般使用截留分子量来表示。因为到了微米或纳米级别的膜孔，很难用直接观察到孔径和孔隙率，当然，如果用氮气吸附作空隙率和平均孔径的话也是有人这么做过，但是由于膜的支撑层的孔径更大，所以数据是没有什么意义的。 可以间接测量，比如某种分子的脱除率，或者测截留分子量比如需要测定100-200nm孔径的中空膜，可以选择300nm.100nm的微粒溶液，进行测定其阻止率，用来说明此孔径的具体分布。。。相对比较好用。而且，在日本的很多公司也都认可，该方法测定的数据。

超滤膜孔径的测定微孔滤膜的孔径分离效率是关键所在，所以评价滤膜孔径甚为重要。

目前大致采用以下方法：

一、直接测量法

1.直接法测膜孔径

（1）电子显微镜

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）电子显微镜表征膜的孔径、孔径分布及膜的形态结构。

制样至关重要。湿膜样品要经过脱水、蒸镀、复型等处理。

逐级脱水法：膜样品用5%饿酸固定，然后在提取器中用CCl4或乙醇逐级脱水，再用环氧树脂包埋固化，最后用超薄切片机切成薄片。适用透射电子显微镜的观察。

低温冷冻脱水法：膜样品放在液氮或其他低温介质中冷冻，使膜样品中的水急速冷冻为细小的结晶，然后在低温（至少低于-60°C）和低真空下，使冷冻的结晶逐级升华。这样制备的膜样品不收缩，经镀金或复型，可用电子显微镜观测。

微滤膜的孔径为0.05-10m，扫描电镜可分辨。

超滤膜的孔径为1nm-30mm，扫描电镜的分辨率低于5-10nmnm，所以采用扫描电镜观测超滤膜的结构是困难的。

透射电镜的分辨率比扫描电镜要高得多，约为3-4A正确制样，高分辨率的透射电镜可以观测超滤膜的表面细微结构。

环境扫描电子显微镜（ESEM），克服了常规SEM的局限性。使湿的、油性的、脏的和不导电的样品不经处理就可直接上机观测。

二、间接测量法

间接法是利用与孔径有关的物理现象，通过实验测出相应的物理参数，在假设孔径为均匀直通圆孔的假设条件下，计算得到膜的等效孔径，主要方法有泡点压力法、压汞法、氮气吸附法、液液置换法、气体渗透法、截留分子量法、悬浮液过滤法。

泡点法：

原理

当气体通过充满了液体的膜孔时，若气体的压力与膜孔内液体的界面张力相等，则孔内的液体逸出，即得泡点压力与膜的孔径之间关系：

泡点压力所对应膜的最大孔径。实测时，膜应被液体完全润湿，否则将带来误差。

亲水性膜采用水为润湿液体；疏水性膜采用醇为润湿液体。

测定步骤

a将样品平行于液面浸入蒸馏水中，使其完全湿润b将滤膜置于测试池上，压上光滑的多孔板c在多孔板上加入3-5mm深的水d开通气源，使压力缓慢上升，当滤膜表面出现第一个气泡并连续出泡时的气体压力值，带入公式可求出样品最大孔径值。

e气泡出现最多时的压力值，带入公式可求出样品最小孔径。

f由最大孔径与最小孔径即可算出平均孔径。

（1）电镜法比较直观，但属破坏性检测，也只能得到局部信息

（2）泡压法（又称气体渗透法）只局限于测定膜孔中的最大孔径，用于小孔径超滤膜的测定时所需压力远高于膜的使用压力，故一般认为只适用于微滤膜的测定。

）先做一个N2吸附测试，得到吸附等温线；然后用不同的计算模型分析表面积和孔径分布；

2）比表面积可以看BET数据或langmuir数据，大部分人喜欢用BET数据；

3）孔径分布可以参考DFT、HK或BJH数据，这个由材料的孔径确定。

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