超滤膜（Ultrafiltration, UF）是一种压力驱动的膜分离技术，其能够有效去除水中的悬浮固体、细菌、病毒、大分子有机物等，但无法截留小分子溶解性物质（如盐类、低分子量有机物）。在新建水处理项目和已运营的水处理项目中，采购超滤膜是水处理人士时常遇到的事情，但在超滤膜采购中，各品牌膜厂商都极力宣传自己膜产品的优势，而我们如何客观判断膜元件性能的优劣呢？本文分享往往被忽视的判断超滤膜性能的参数，供水处理人士参考。 一、超滤膜孔径与截留分子量、膜污堵的关系 不同制造商生产的中空纤维超滤膜的孔径有所不同，通常在0.01~0.1 μm之间，但具体数值取决于膜材料、制造工艺和应用场景。超滤膜的分子量截留通常在1000~500000 Dalton之间，具体能截留的有机物分子直径可以通过以下方式估算： （1）0.01 μm（10 nm）的超滤膜可以截留 >10 nm 直径的颗粒，包括大多数病毒、大分子有机物（如蛋白质、多糖等）。 （2）0.02 μm（20 nm）的超滤膜可以截留 >20 nm 的颗粒，包括较大的有机分子和细菌。 （3）0.05 μm（50 nm）的超滤膜适用于去除悬浮固体、胶体和一些细菌。 超滤膜具体能否截留水中的有机物，这与废水中有机物类型有关。超滤处理煤化工废水时，可截留焦油、多环芳烃（PAHs），但酚类不能被截留；超滤处理石油化工废水时，可截留乳化油、沥青质，减少RO/NF膜污染；超滤处理制药废水时，可截留蛋白类和大分子抗生素，但对小分子药物（如对乙酰氨基酚）效果有限。 超滤膜的堵塞（污染）主要取决于有机物的 分子直径、溶解性、浓度、吸附性 以及膜的孔径和材料特性。 对于煤化工废水，焦油、沥青质（>10 nm）极易在膜表面形成凝胶层，导致严重污染；多环芳烃（PAHs，如菲、芘，1.2~1.5 nm）会吸附在膜表面，降低通量；高分子酚类化合物（3~5 nm）可形成不可逆吸附污染。 对于石油化工废水，乳化油（>20 nm）容易在膜表面形成油膜，造成严重堵塞；沥青质（>10 nm）的强吸附性，难以清洗；胶质（2~5 nm）形成浓差极化层，降低膜通量。 对于制药废水，蛋白类药物（3~5 nm）易在膜表面聚集，形成生物膜；高分子抗生素（>2 nm），如大环内酯、β-内酰胺类，可能造成不可逆污染；有机磷农药（3~7 nm）疏水性强，易吸附在膜上，难以清洗。 二、超滤膜制造工艺与结构设计 不同制造商采用的生产工艺不同，会影响膜的质量和成本。制膜工艺（相转化、浸没沉淀等）影响膜的微观结构、孔径分布和通量。高端膜可能使用特殊的增强层，提高机械强度和抗污染能力，但成本更高。高精度的孔径控制能提高膜的截留效果，但生产成本更高。国外的超滤膜价格较高，部分原因是生产工艺先进，膜的性能更稳定。超滤膜的主要制造工艺如下。 1.相转化法（Phase Inversion）

 相转化法的原理是利用溶剂-非溶剂的相互作用，使高分子材料从液态转化为固态形成膜。 常见方法包括浸没沉淀法（NIPS, Non-solvent Induced Phase Separation）和热致相分离法（TIPS, Thermally Induced Phase Separation）。NIPS法是将聚合物溶液涂覆在载体上，然后浸入非溶剂（如水）中，使膜固化成型。TIPS法是加热聚合物溶液，然后冷却固化形成膜。 相转化法的优点是孔径可控，膜的孔结构可优化，形成指状孔或海绵状孔，提高通量和强度。缺点是成本相对较高，特别是 TIPS 法；NIPS 法制备的膜可能存在孔径分布不均匀的问题，需要优化配方。 相转化法是目前应用最广泛的超滤膜制造方法，NIPS 成本较低但性能需优化，TIPS具有更好的力学性能但成本更高。 2.拉伸法（Stretching Method）  拉伸法的原理是通过机械拉伸使高分子材料形成微孔结构。 拉伸法的优点是孔径可调范围较大，膜的机械强度较高，生产成本低；缺点是孔径均匀性较差，通量不如相转化法的膜；抗污染能力一般，适用于较干净的水源（如饮用水处理），而不太适用于高污染废水处理。 3.溶胶-凝胶法（Sol-Gel Method）

 溶胶-凝胶法的原理是将无机材料（如二氧化硅、氧化铝）形成溶胶，再通过凝胶化、干燥、烧结等步骤制备无机超滤膜。 溶胶-凝胶法的优点是膜材料耐高温、耐酸碱，适用于特殊工业环境（如高温废水处理），孔径均匀，适合用于精密分离；缺点是成本极高，难以大规模生产 。 4.涂覆法（Coating Method）

 涂覆法的原理是在微滤膜（MF）基材上涂覆一层超滤层，提高分离精度。 涂覆法的优点是可利用廉价的微滤膜基材，降低生产成本，可设计不同功能层，提高抗污染性；缺点是涂层易剥落，使用寿命较短，孔径分布难以控制，性能不如相转化法的膜，其稳定性差，适用于低成本一次性过滤需求，不太适用于长期工业应用。 相转化法和溶胶-凝胶法成本最高，但性能优越，主要用于高端市场或期望减少膜更换频次的单位；而拉伸法和涂覆法成本较低，适合低端市场。许多价格极其低廉的超滤膜（50~70元/㎡）就是采用的拉伸法和涂覆法，在一些高校，学生进行制作超滤膜的试验，就是采用的拉伸法。 三、超滤膜材料与膜性能 耐压能力主要取决于膜材料的强度和韧性，国外厂商通常采用更高性能的聚合物材料。 国外厂商主要采用高强度PVDF  、PES和PTFE材料，机械强度更好，耐压能力更高；而国内厂商大多采用普通PVDF或PES，部分高端产品才采用进口 PVDF 原料，整体耐压能力稍低。 聚偏氟乙烯（PVDF）和聚醚砜（PES）是制造超滤膜的两种常用材料。

中国PVDF产量虽高（占全球PVDF总产量的60%），但国产PVDF在制造超滤膜方面落后于国外，主要是中国生产的PVDF主要是针对锂电池粘结剂，而非超滤膜，膜级PVDF生产技术要求更高，如分子量、结晶度、溶解性等，而市场规模相对较小，因此国内企业在该领域的投入较少。 我国在超滤膜生产所需的关键添加剂和溶剂方面受限。添加剂（如增塑剂、孔结构调控剂），国外企业掌握了成熟的添加剂配方，而国产PVDF膜材料缺乏合适的配套添加剂，导致膜性能不稳定。国外企业已经形成了成熟的PVDF溶解和相分离工艺，而国内企业在溶剂选择和相分离控制上仍在摸索阶段。 四、超滤膜壁厚与膜性能 壁厚会影响超滤膜的通量，超滤膜的通量可以用Darcy定律表示，如下式所示。  式中：J 为超滤膜通量；TMP 为超滤膜压差；μ 为水的动力粘度；K 为超滤膜的渗透系数。 如果不提高TMP，而μ 在水温变化不大时，基本保持不变，所以，K 越大，通量越高，K 值与膜壁厚有关，如下式所示。  式中： 为膜的孔隙率； 为孔径；δ 为超滤膜壁厚。 可见壁厚越厚，渗透系数越低，膜通量越低；壁厚越薄，渗透系数越高，膜通量越高。