膜孔径测定方法..
膜表征方法简介
滤速法
假设存在毛细管孔 利用HagenPoiseuille方程通过 测量在一定压力下 通过膜的通量可得 到孔径。 通过改变压力即将 泡点法和渗透法相 结合，可以测定孔 径分布。
nr Spt Q 8d
4
Q:透过膜的液体流量； n:孔密度； r:孔半径； S:有效膜面积； △p:应用压力； t:液体透过膜量所用的时间； η:渗透液粘度； d:毛细孔长度，即膜的厚度
压汞法
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 铂电极电阻的变化来表示，由各压力下汞 进入膜样品的累积体积，可得孔径-孔百分 比的累积曲线，微分后得到孔径分布曲线
电子显微镜法
电子显微镜是用于膜表征的一种设备，可以分成两 种：扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜 （TEM）。对于研究和表征微滤膜的多孔结构，可 以对膜的表面和横断面进行观察。 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）。 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V 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。
扫描电子显微镜原理示意 图
膜孔径测定方法..
（2）压汞法
压汞法（Mercury intrusion porosimetry 简称 MIP），又称汞孔隙率法。是测定部分中孔和大 孔孔径分布的方法。基本原理是，汞对一般固体 不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大， 汞能进入的孔半径越小。测量不同外压下进入孔 中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。目前所用 压汞仪使用压力最大约200MPa，可测孔半径范 围为3.75～750nm。
汞注入法实验中累积体积 随压力的变化
[2] （3）液-液置换法
• 当多孔膜的膜孔被一种液体(浸润剂)所充满时,另一种作 为渗透剂的与该浸润剂不互溶的液体要通过膜孔所需的 压力与膜孔半径存在的关系可由Laplace方程表述如下 • ΔP=2σcosθ/r。
• 随着压力的增加,渗透剂依次被压通过膜中小孔,此时流量为Qi,当膜 上所有孔都被渗透剂替代后,再减压测定渗透剂通过膜的实际流量Q0, 在湿膜流量Qi达到Q0的50%处,定为平均孔径r。 • 一般选择正丁醇-水作为测试体系,假设膜完全被浸润剂润湿,即 θ=0°,并且在孔径分布内的膜孔长度相等,则可得到膜的孔径分布。 • 根据Hagen-Poiseuille定律: Q=nπr4ΔP/（8μL） • 式中:Q——所测流量,mL/min;n——孔数量;μ——流体黏 度,Pa· s;L——孔长,m。
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1
膜孔径的测定方法
费锡智 环境工程 2013.9.24
Hale Waihona Puke D= 4σk cosθ/p
中空纤维器膜孔径特征表征方法概述
中空纤维器膜孔径特征表征方法概述叶成红【期刊名称】《《中国医疗器械信息》》【年(卷),期】2019(025)017【总页数】3页(P29-31)【关键词】中空纤维膜; 孔径; 孔径分布【作者】叶成红【作者单位】国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心北京 100081【正文语种】中文【中图分类】R318.08血液净化技术包括用于治疗肾功能不全患者的血液透析、血液透析滤过、持续性肾脏替代治疗（CRRT）、血液/血浆灌流、血浆分离等，是临床治疗急慢性肾功能衰竭及相关疾病的主要手段。
在该治疗过程中，需对患者引出体外的血液进行处理后部分或全部返回患者体内，对血液的处理效果一定程度上决定了净化的效果。
对血液处理的产品绝大部分属于中空纤维类产品，如中空纤维透析器、中空纤维血浆分离器等，其利用中空纤维膜的多孔结构实现处理效果。
以血液透析器产品为例，产品一般包括外壳、中空纤维膜、端帽等组件组成，纤维属于透析器的核心部件，治疗时，血液中的尿素、肌酐、尿酸等有毒物质及体内潴留过多的水分通过弥散、对流等方式扩散至透析液侧，同时人体需补充的相关离子从透析液中扩散至血液侧，进而达到纠正电解质、酸碱平衡紊乱的治疗作用。
由此可见，中空纤维膜的孔径特性（如孔径、孔径分布、孔隙率等）在一定程度上决定了相关产品的性能。
本文简述了中空纤维膜孔径的常见表征手段，以期对相关产品的研制和质量控制提供参考。
1.血液净化类中空纤维膜简介膜制品在医疗器械的生产及使用中应用广泛，如输液过滤膜、空气过滤膜、反渗膜等。
一般来说，可根据其孔径大小可分为反渗膜（RO膜，＜1nm）、透析膜（2～5nm）、超滤膜（UF，2～100nm）和微滤膜（MF，100nm～2μm）。
对血液净化类产品而言，其膜孔径范围一般在几纳米到几十纳米，涵盖前述透析膜和超滤膜范围。
在此区间的膜表面不属于常规肉眼可见的筛网状，除表面孔状结构外，内部实际属于弯曲通道，并且有一定深度。
一定程度上膜孔径及孔径分布的大小决定了相关产品对目标物质清除或过滤的能力和效率，因此对膜孔径特性的表征就非常重要。
滤膜孔径文档
滤膜孔径简介滤膜孔径是指滤膜表面的微孔或孔道的尺寸，它具有重要的影响因素，对滤膜的过滤效率和选择性起着关键性作用。
在膜分离技术中，滤膜孔径的选择是确定滤膜分离范围和操作条件的关键步骤之一。
滤膜孔径的分类滤膜孔径一般可以分为以下几类：1.微滤膜孔径：微滤膜的孔径范围一般为0.1~10微米（μm）。
微滤膜主要用于去除水中的悬浮物、菌体、细胞、有机物等大分子杂质，可以广泛应用于水处理、药品制造、食品饮料等工业领域。
2.超滤膜孔径：超滤膜的孔径范围一般为0.001~0.1微米（μm）。
超滤膜主要用于分离分子量较大的溶解物、胶体颗粒、蛋白质、酶等。
在生物工程、制药等领域中，超滤膜常被用于浓缩、分离、纯化等工艺。
3.反渗透膜孔径：反渗透膜的孔径一般小于0.001微米（μm），可以有效去除溶解性无机盐、有机物、微生物、胶体等，膜分离效果非常显著。
反渗透膜广泛应用于海水淡化、废水处理、饮用水净化等领域。
滤膜孔径的影响因素滤膜孔径的选择不仅取决于被过滤物的粒径，还受到以下因素的影响：1.过滤效率要求：不同的应用场景对过滤效率有不同的要求。
当目标是去除大颗粒物质时，可以选择微滤膜孔径较大的滤膜；而当需要去除较小的颗粒物质，如病毒和细菌时，则需要选择孔径更小的超滤膜或反渗透膜。
2.过滤流量：孔径较大的滤膜能够实现更高的过滤流量，而孔径较小的滤膜则会导致较低的过滤流量。
因此，在选择滤膜孔径时需要综合考虑过滤效率和过滤流量的平衡。
3.被过滤物的粒径分布：如果被过滤物的粒径分布范围较大，可以选择孔径分布较宽、较密集的滤膜，以确保能够满足不同颗粒大小的过滤需求。
4.经济成本：滤膜孔径的选择还必须考虑到滤膜制备成本、维护成本和使用寿命等经济因素。
滤膜孔径的测试方法滤膜孔径的测定常用的方法有：1.静态中怀增量法：该方法通过测量孔径前后的滤膜厚度和孔径前后的流量差，计算出滤膜孔径。
该方法适用于孔径范围为0.1~100微米的滤膜。
2.固定浓度法：该方法通过测量孔径前后溶液中特定颗粒物质的浓度，计算出滤膜孔径。
纳滤膜测试方法
纳滤膜测试方法纳滤膜是一种常用的膜分离技术，被广泛应用于水处理、食品加工、制药、生物技术等领域。
为了确保纳滤膜的性能和质量，需要进行一系列的测试。
本文将介绍纳滤膜测试的方法和步骤。
一、纳滤膜孔径测试纳滤膜的孔径是其重要的性能指标之一，常用的测试方法有扫描电子显微镜（SEM）和气体渗透法。
1. SEM测试SEM是一种常用的表面形貌观察方法，通过扫描电子束照射样品表面，利用样品表面反射、散射和次级电子发射等原理，获取样品表面形貌信息。
在纳滤膜测试中，可以通过SEM观察纳滤膜的孔径大小和分布情况。
2. 气体渗透法气体渗透法是一种间接测量纳滤膜孔径的方法。
通过将气体在纳滤膜上的渗透速率与孔径大小建立关系，可以推断出纳滤膜的孔径大小。
常用的气体有氮气和氦气，通过测量气体的渗透量和压力差，可以计算出纳滤膜的孔径。
二、纳滤膜通量测试纳滤膜通量是指单位时间内通过膜面积的溶质量或溶液体积，是评价纳滤膜分离性能的重要指标之一。
常用的测试方法有体积法和质量法。
1. 体积法体积法是通过测量单位时间内通过纳滤膜的溶液体积来计算通量的方法。
首先将待测试的溶液注入纳滤膜测试装置中，然后通过控制压力差使溶液通过纳滤膜，同时记录通过的溶液体积，最后根据所用的时间和膜面积计算通量值。
2. 质量法质量法是通过测量单位时间内通过纳滤膜的溶质量来计算通量的方法。
类似于体积法，首先将待测试的溶液注入纳滤膜测试装置中，然后通过控制压力差使溶液通过纳滤膜，同时记录通过的溶质量，最后根据所用的时间和膜面积计算通量值。
三、纳滤膜截留率测试纳滤膜的截留率是指纳滤膜对溶质的截留能力，是评价纳滤膜分离性能的重要指标之一。
常用的测试方法有浓度法和色谱法。
1. 浓度法浓度法是通过测量溶液在进入和离开纳滤膜之前的浓度差来计算截留率的方法。
首先将待测试的溶液注入纳滤膜测试装置中，然后通过控制压力差使溶液通过纳滤膜，同时记录进出口溶液的浓度，最后根据浓度差计算截留率。
陶瓷膜孔径测试 -回复
陶瓷膜孔径测试-回复如何测试陶瓷膜的孔径。
第一步：什么是陶瓷膜孔径？陶瓷膜是一种常见的过滤材料，通常由陶瓷颗粒制成。
陶瓷膜的孔径是指其过滤效果的重要参数，它决定了能够通过陶瓷膜的溶质的大小。
第二步：为什么要测试陶瓷膜孔径？陶瓷膜的孔径大小直接影响其过滤效果，因此测试陶瓷膜孔径是确保其质量和性能的关键。
准确的孔径测试结果可以帮助生产商了解陶瓷膜的过滤性能，以便进行质量控制和改进。
第三步：一般的陶瓷膜孔径测试方法有哪些？1. 直接观察法：这是最简单和常见的方法之一。
通过使用显微镜或电子显微镜等工具，直接观察陶瓷膜的表面和截面，以估算孔径的大小。
2. 涂料法：这种方法是将一层已知孔径尺寸的涂料涂覆在陶瓷膜表面，并观察涂层下的孔隙情况。
根据孔隙的分布情况和涂层孔径大小，可以推算出陶瓷膜孔径的范围。
3. 流体渗透法：将已知孔径的流体通过陶瓷膜，并测量流体通过时间和压力差等参数，来计算出孔径大小。
第四步：常用的孔径测试仪器有哪些？1. 扫描电子显微镜（SEM）：SEM是一种常用的孔径测试工具，它能够通过电子束扫描样品表面，获得高分辨率的图像。
通过对图像进行分析和测量，可以得到陶瓷膜的孔径大小和分布情况。
2. 压汞仪：压汞仪是一种适用于孔径测试的传统仪器。
它通过测量汞在孔隙中的渗透性来计算孔径大小。
然而，由于陶瓷膜具有较低的孔隙率，常规的压汞仪可能无法适应其测试要求。
3. 离心渗透仪：离心渗透仪是一种比较新近的孔径测试仪器。
它通过让流体在陶瓷膜上形成一层薄膜，并将陶瓷膜离心，通过测量渗透液的旋转半径来计算孔径大小。
第五步：如何选择适合的孔径测试方法和仪器？选择适合的孔径测试方法和仪器应根据实际情况和需求进行综合考虑。
如果资源有限，且对测试精度要求不高，可以选择直接观察法进行初步估算。
如果需要更精确的结果，可以选择涂料法、流体渗透法等量化测试方法。
对于高要求的研究和质量控制，可以考虑使用SEM、压汞仪或离心渗透仪等先进的仪器。
分离膜孔径测试方法 泡点和平均流量法
分离膜孔径测试方法泡点和平均流量法分离膜孔径是指在膜过滤过程中，用于分离物质的孔径大小。
孔径大小对膜的过滤效果和膜的使用寿命有着很大的影响。
因此，精确地测试膜的孔径大小非常重要。
目前，常用的测试方法有泡点法和平均流量法。
下面将依次介绍这两种方法。
第一步：泡点法泡点法是最早被使用的一种测试膜孔径的方法。
该方法是利用膜的多孔性质，在液体中形成水泡。
这些水泡的大小可以表征膜孔径的大小。
测试步骤如下：1. 准备测试装置。
将被测膜片放入预先装满液体的实验室瓶中。
2. 加入一些乙醇，并将其静置1小时。
这会将膜的孔道清洗干净。
3. 将气泡引入实验室瓶中，并盖上盖子。
4. 等待一段时间（通常是24小时），直到气泡在液体中形成水泡。
记录水泡的大小。
5. 根据水泡大小，计算膜孔径的大小。
尽管泡点法是常用的测试方法，但是其仍然存在一些缺点。
例如，由于水泡的形成需要时间，因此该方法的测试时间相对较长。
第二步：平均流量法平均流量法是一种新型的测试方法，它采用水的流量大小来评估膜孔径的大小。
该方法的使用范围较广，更加准确，测试结果也比较稳定。
测试步骤如下：1. 将被测膜片放入预先准备好的测试装置中。
2. 调节水的流量，使其能够穿过膜片。
3. 记录流量大小和压力差。
4. 根据实验数据，计算膜孔径的大小。
平均流量法的优点在于其测量时间短、测试可以重复等方面，因此在工业上也常常被使用。
但是，在测试过程中要注意的是，需要控制好水的流量，并保证测试条件的稳定性。
总之，无论是泡点法还是平均流量法，测试膜孔径的目的都是为了得到准确的测试结果，因此在测试过程中要注意操作规范，并掌握测试技巧。
在应用时，选择不同的方法取决于不同的应用需求。
如何表征膜的孔径-如何测定微滤膜孔径
如何表征膜的孔径?如何测定微滤膜孔径?
微滤膜的孔径可以用最大孔径、平均孔径和孔径分布来表征。
孔
结构不同的膜，孔径测定方法也有所不同，一般有直接法和间接法。
直接法分为电子显微镜观察法和X射线小角度散射测量法。
间接测定法是利用一些与孔径有关的物理现象，通过实验测出各有关物理参数，并在孔隙为均匀直通孔的假设条件下计算出孔隙的等效孔径。
间接测定法有泡点法、压汞法、渗透法、气体流量法、已知颗粒通过法、干湿空气滤速法等。
柱状孔膜的孔径大小可以通过扫描电镜直接观察得到；弯曲孔膜的孔径大小需要通过间接测定。
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（1）泡点法
• 基本假设:膜孔截面为圆形。由固一液界面理论 （拉普拉斯）
•
•
最大孔径d=2r*Cos接触角/P
用气体对该液体施加一外界压力, 当气体压力差p=△P时, 液体被排出毛细管,
•
因此毛细管的半径
泡点法测定微孔滤膜孔径
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：
[2]罗菊芬 莫剑雄,液液界面法测超滤膜孔径及孔径分布研究[J] 水处理技术 1996年 第5期 22卷
结论
（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。 （3）压汞法所测出的孔为空隙孔,不全是贯穿膜的“活性 孔”,且所需测试的压力大,引起试样变形而使得结果不真 实,因此,该法不适用于超滤膜孔径的测定。 （4）液液界面法能测定平均孔径小于0.02，μm的超滤膜的 孔径及孔径分布(相对误差<10%);本法具有操作简便,测试 压力接近膜工作压力的优点。但正丁醇或水对膜材料 有影响,即使改换液液体系的溶液,其他体系也可能对膜材料 有影响。故每种方法都有优缺点。
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[1]。
[1]张艳萍，潘献辉等 中空纤维微滤膜孔径检测方法研究[J] 膜科学与技术 2013年6月第3期第33卷
D= 4σk cosθ/p
式中 D——膜孔直径，μm； σ——液体表面张力， N/m； p—— 气体压力，Pa； C)； θ ——液体与孔壁间的接触角，(º k——孔形修正因子。
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。
由于汞的体积可以准确测定，所以可以很准确地测定出孔径 分布。
• 随压力的增加，小孔逐渐被充 满，直到所有孔均被充满，此 时压入的汞体积达最大值。 • 由各压力下汞进入膜样品的累 积体积，从而可得孔径－孔百 分比的累积曲线，微分后则可 得孔径分布曲线。 • 汞注入法既可测定孔径，也可 测定孔径分布。 • 压汞法也可测膜的空隙率，即 低压和高压下本体体积之差为 空隙体积，空隙体积与低压下 本体体积之比为空隙率。 • 缺点：设备造价较高；测定压 力较高。
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—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。
（2）压汞法
压汞法（Mercury intrusion porosimetry 简称 MIP），又称汞孔隙率法。是测定部分中孔和大 孔孔径分布的方法。基本原理是，汞对一般固体 不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大， 汞能进入的孔半径越小。测量不同外压下进入孔 中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。目前所用 压汞仪使用压力最大约200MPa，可测孔半径范 围为3.75～750nm。
Байду номын сангаас
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： •
汞注入法实验中累积体积 随压力的变化
[2] （3）液-液置换法
• 当多孔膜的膜孔被一种液体(浸润剂)所充满时,另一种作 为渗透剂的与该浸润剂不互溶的液体要通过膜孔所需的 压力与膜孔半径存在的关系可由Laplace方程表述如下 • ΔP=2σcosθ/r。
• 随着压力的增加,渗透剂依次被压通过膜中小孔,此时流量为Qi,当膜 上所有孔都被渗透剂替代后,再减压测定渗透剂通过膜的实际流量Q0, 在湿膜流量Qi达到Q0的50%处,定为平均孔径r。 • 一般选择正丁醇-水作为测试体系,假设膜完全被浸润剂润湿,即 θ=0°,并且在孔径分布内的膜孔长度相等,则可得到膜的孔径分布。 • 根据Hagen-Poiseuille定律: Q=nπr4ΔP/（8μL） • 式中:Q——所测流量,mL/min;n——孔数量;μ——流体黏 度,Pa· s;L——孔长,m。
微滤膜的孔径为0.05-10μm ，扫描电镜可分辨。 超滤膜的孔径为1nm-30nm ，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 3-4Å 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
膜孔径的测定方法
费锡智 环境工程 2013.9.24
目录
• 一、直接测量法 • 二、间接测量法 • 三、结论
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%锇酸固定，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。