RO膜的有孔无孔之争与过滤模型

———RO膜的有孔无孔之争与过滤模型反渗透（RO）膜作为污染物截留效率最高的过滤膜，其微观结构及过滤机理始终是讨论的热点。那么，RO膜毕竟是有孔膜还是无孔膜？对于这一问题的认知和回答将直接影响对RO膜过滤机理的熟悉。随着技术手段的进步以及对RO膜微观结构的深化解析，上述问题的答案也在不断发生转变。

对RO膜过滤机理及其微观结构的讨论，最早起步于上世纪50年月。早在1958年，Kedem等讨论者就提出了用于描述RO过滤过程的表观现象模型。该模型只从表观现象层面进行分析，将膜表面分为清洁与污堵两部分，模型假设过于抱负，也并未涉及RO膜的结构，与实际的简单状况相去甚远。

随着讨论的深化，RO膜孔的问题在1965年首次被关注。Lonsdale等人认为RO膜的功能层是致密无孔的结构，并基于此提出首个RO膜过滤的机理模型：溶解-集中模型（Solution-diffusionmodel，SDM），溶质和溶剂在化学位差的推动下以集中的形式穿过RO膜。随后，Sherwood修正了该模型，他认为RO膜表面并非肯定的致密无孔，而是存在一些“孔”结构。但此次修正仅仅将这些“孔”视为膜表面的缺陷，仍旧忽视了膜的精细结构对膜性能的影响，也并不认为抱负的RO膜是有孔结构。

1970年，RO膜首次被认定为有孔膜。Sourirajan基于有孔膜假设提出优先吸附-毛细孔流模型（Preferentionsorption-capillaryflowmodel，PSCFM）。该模型认为RO膜面的孔径是在时刻变化的，膜孔可以对进水中的不同组分选择透过，从而达到分别作用。这为RO膜的讨论供应了一种新思路，即可结合有孔膜的过滤定律——达西定律（Darcy’sLaw）描述RO膜过滤过程。

虽然后续关于RO膜过滤机理的讨论大多是基于PSCFM的假设（即RO膜有孔），但RO膜的有孔结构始终未被直接证明。直到2022年，Chen等人利用新型阳电子湮灭技术（PositronAnnihilationTechniques）首次证明了RO膜为有孔膜。紧接着，Jonathan等人在2022年利用新型仪器纳米高渗仪，通过纳米渗透法（nanopermporometry，NPP）对RO膜的孔径进行了测定，并将测定结果与依据归一化Knudsen渗透率（NormalizedKnudsen-basedpermeance，NKP）和阳电子衰减谱图（positronannihilationlifetimespectroscopy，PALS）估算得出的孔径进行定量比较。该讨论测算出RO膜的孔径大多在0.2-0.6nm左右，且证明了不同的RO膜合成方法将影响膜孔径大小。Hideaki等人也利用阳电子湮灭技术测得的阳电子衰减谱图（positronannihilationlifetimespectroscopy），计算出RO膜孔径在0.6-0.7nm左右并在不断变化，且发觉操作压力对膜孔径有肯定影响。

由于新仪器的开发与新技术的应用，RO膜的有孔结构也渐渐成为新的共识。这也意味着，对于RO膜过滤过程的讨论，进入了一个崭新的阶段。基于上述讨论成果，清华高校环境学院胡洪营教授团队讨论证明白原本被认为仅适用于微滤、超滤等有孔膜过滤过程的中间堵塞模型（intermediateblockingmodel），同样能够精确     描述不同有机物在各种操作条件下的RO膜污堵行为，且可量化有机物的污堵潜势。在此基础上，提出了RO膜通量猜测模型，从而实现了利用污染物浓度精确     猜测其RO膜污堵行为的目标，解决了膜通量猜测难题。

反渗透（RO）膜作为污染物截留效率最高的过滤膜，其微观结构及过滤机理始终是讨论的热点。那么，RO膜毕竟是有孔膜还是无孔膜？对于这一问题的认知和回答将直接影响对RO膜过滤机理的熟悉。随着技术手段的进步以及对RO膜微观结构的深化解析，上述问题的答案也在不断发生转变。

对RO膜过滤机理及其微观结构的讨论，最早起步于上世纪50年月。早在1958年，Kedem等讨论者就提出了用于描述RO过滤过程的表观现象模型。该模型只从表观现象层面进行分析，将膜表面分为清洁与污堵两部分，模型假设过于抱负，也并未涉及RO膜的结构，与实际的简单状况相去甚远。

随着讨论的深化，RO膜孔的问题在1965年首次被关注。Lonsdale等人认为RO膜的功能层是致密无孔的结构，并基于此提出首个RO膜过滤的机理模型：溶解-集中模型（Solution-diffusionmodel，SDM），溶质和溶剂在化学位差的推动下以集中的形式穿过RO膜。随后，Sherwood修正了该模型，他认为RO膜表面并非肯定的致密无孔，而是存在一些“孔”结构。但此次修正仅仅将这些“孔”视为膜表面的缺陷，仍旧忽视了膜的精细结构对膜性能的影响，也并不认为抱负的RO膜是有孔结构。

1970年，RO膜首次被认定为有孔膜。Sourirajan基于有孔膜假设提出优先吸附-毛细孔流模型（Preferentionsorption-capillaryflowmodel，PSCFM）。该模型认为RO膜面的孔径是在时刻变化的，膜孔可以对进水中的不同组分选择透过，从而达到分别作用。这为RO膜的讨论供应了一种新思路，即可结合有孔膜的过滤定律——达西定律（Darcy’sLaw）描述RO膜过滤过程。

虽然后续关于RO膜过滤机理的讨论大多是基于PSCFM的假设（即RO膜有孔），但RO膜的有孔结构始终未被直接证明。直到2022年，Chen等人利用新型阳电子湮灭技术（PositronAnnihilationTechniques）首次证明了RO膜为有孔膜。紧接着，Jonathan等人在2022年利用新型仪器纳米高渗仪，通过纳米渗透法（nanopermporometry，NPP）对RO膜的孔径进行了测定，并将测定结果与依据归一化Knudsen渗透率（NormalizedKnudsen-basedpermeance，NKP）和阳电子衰减谱图（positronannihilationlifetimespectroscopy，PALS）估算得出的孔径进行定量比较。该讨论测算出RO膜的孔径大多在0.2-0.6nm左右，且证明了不同的RO膜合成方法将影响膜孔径大小。Hideaki等人也利用阳电子湮灭技术测得的阳电子衰减谱图（positronannihilationlifetimespectroscopy），计算出RO膜孔径在0.6-0.7nm左右并在不断变化，且发觉操作压力对膜孔径有肯定影响。

由于新仪器的开发与新技术的应用，RO膜的有孔结构也渐渐成为新的共识。这也意味着，对于RO膜过滤过程的讨论，进入了一个崭新的阶段。基于上述讨论成果，清华高校环境学院胡洪营教授团队讨论证明白原本被认为仅适用于微滤、超滤等有孔膜过滤