4.7　中空膜透水性测试

中空超微滤膜的重要性能之一是其透水性能，无论是针对单支膜丝或单只组件均存在其透过纯水的性能指标。目前，纯水的透水性能测试，无论是外压膜或内压膜，均是施以特定跨膜压差（如TMP=0.1MPa）条件下测试透水流量Qp，该流量即称为标准条件下的透水流量。如将透水流量除以膜面积S，即称为标准条件下的透水通量Fp=Qp/S。

纯水的透水性能指标的原始定义是膜微元的透水性能，即在图4.21所示理想微小平膜膜片两侧施以特定压差时的透水通量。该通量表征的是膜体在特定跨膜压差TMP=Pf-Pp条件下的透水性能，而该通量不对跨膜压差TMP=Pf-Pp产生反向影响，即应有简单函数关系

Fp=Qp/S=A·TMP=A（Pf-Pp）　　（4.25）

图4.21　膜微元的透水性能测试

该测试的实质内容是测得膜微元特有的透水系数A=Qp/S·（Pf-Pp）。

图4.22与图4.23所示膜丝的透水性能测试环境并非理想，因在一定长度L膜丝中无法测得也不存在一致压力，只得采用膜丝两端压力均值加以替代，由此存在内压膜的跨膜压差TMP=（Pf+Pc）/2-Pp与外压膜的跨膜压差TMP=Pf-（Pp1+Pp2）/2。

图4.22　内压式中空膜丝的透水性能测试

图4.23　外压式中空膜丝的透水性能测试

对图4.22所示内压膜丝进行性能测试时，如膜丝的透水性能较好，透水量较大，则膜丝内轴向流速较大，必然造成给浓水两侧压降ΔP=Pf-Pc较大。由于膜丝轴向压降与轴向流速的平方成正比，给浓水两侧压力并非等值升降即并非跨膜压差TMP=（Pf+Pc）/2-Pp不变，故内压膜丝的透水通量的变化会通过膜丝轴向压降对跨膜压差产生反向影响。

对图4.23所示外压膜丝进行性能测试时，如膜丝的透水性能较差，透水量较小，则膜丝内轴向流速较低，必然造成膜丝两端压降ΔP=Pp1-Pp2较小。由于膜丝轴向压降与轴向流速的平方成正比，膜丝两端压降并非等值升降即并非跨膜压差TMP=Pf-（Pp1+Pp2）/2不变，故外压膜丝的透水通量的变化会通过膜丝轴向压降对跨膜压差产生反向影响。

因内外压组件性能测试与内外压膜丝性能测试的方式一致，上述结论也适用于内外压中空超微滤膜组件。由于内外压膜丝及组件的性能测试中，膜通量Fp同时受到跨膜压差TMP与膜丝轴向压降ΔP的共同作用，而膜丝压降又与膜通量相关，故膜通量与跨膜压差呈现复杂的隐函数关系：

Fp=f（TMP，ΔP）=f［TMP，ΔP（Fp）］=f（TMP，Fp）　　（4.26）

如果膜性能测试过程中不是以跨膜压差为测试条件，且以膜通量为性能指标；而是以膜通量为测试条件，且以跨膜压差为性能指标，由于特定的膜通量决定了特定的膜丝压降，则膜通量与跨膜压差呈现简单的显函数关系

TMP=g（Fp，ΔP）=g［Fp，ΔP（Fp）］=g（Fp）　　（4.27）

由于中空膜的压力流量关系中存在膜材料、丝壁厚与丝内径三项参数，则式（4.26）的产水通量包含了全部3项参数的影响；而式（4.27）的跨膜压差只包含了膜材料、丝壁厚2项参数的影响，并将丝内径参数的影响化作与膜通量相关的常数。

总之，笔者建议在进行中空超微滤膜丝或组件的性能测试时，应以膜通量为测试条件且以跨膜压差为性能指标。只有这样，膜丝或组件的性能测试结论才更加接近透水性能指标的原始定义。加之超微滤系统的运行多为恒流量模式，而绝非恒压力模式，故以膜通量为测试条件与实际运行模式也更为接近。