膜分离在物料浓缩、污水处理、中水回用方面发挥着日益重要的作用，提高水处理膜的渗透性能和抗污染性是研究者们努力追求的目标。影响膜性能的因素很多，包括表面粗糙度、荷电性、孔隙率、孔径分布、亲水性等。其中，亲水性对超滤膜渗透通量和抗污染性是息息相关的，下面就从原理上解释一下膜的亲水性如何影响渗透性和抗污染性。
PART 1膜亲水性对渗透性影响
研究表明，从微滤到反渗透应用的分离膜都应该具有良好的亲水性，以提高其润湿性，从而来获得尽可能高的水通量。亲水性往往采用接触角来衡量，接触角含义如图1所示。若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ>90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。
图1材料表面接触角示意图
很多研究人员在改善膜亲水性方面展开了大量工作，研究发现，膜材料存在一个本征参数—阈值压力，只有当跨膜压差超过此值时才能展现稳定的渗透性。亲水膜的阈值压力接近于零，在全压力范围内都可以被很好地被湿润，故在一定范围内膜的渗透通量与压力成正比。膜表面亲水性与阈值压力关系如图所示2。
图2膜表面亲疏水性与阈值压力大小关系
相比之下，强疏水的膜孔具有极高的阈值压力，在高压和低压下的润湿状态完全不同，导致极大的渗透性差异。一般疏水性超滤膜在干燥状态下是没有通量的，需要采用亲水性液体疏通产水通道，浸润孔壁，引导膜孔产水，这种亲水性液体通常用乙醇、异丙醇等物质。目前，一般TIPS法由于工艺因素限制，制备出的膜丝通常为疏水性膜丝，在使用前都需要采用润湿剂浸润后才能产水。一旦膜丝在使用中离开水导致膜丝干燥后，再次使用就需要润湿剂润湿，不然就无法正常产水。
PART 2膜亲水性对抗污染性影响
超滤膜在使用过程中，通量会逐渐降低，虽然清洗后，也无法恢复到初始状态，这是由于膜发生了污染。膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子，由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的，在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜分离性能下降的现象。超滤膜的污染主要有两种情况：一种是附着，包括料液中悬浮物堆积于膜面（滤饼层）、有机物浓缩后粘附于膜面（凝胶层）以及胶体物质或微生物等吸附于膜面（吸附层）；另一种是堵塞，即由上述料液中溶质等浓缩、结晶或沉淀至使膜孔而产生不同程度的堵塞。
通过了解膜污染原因，国内外研究者主要从两个方面进行研究，来缓解膜污染：一方面以降低膜面处大分子溶质沉积量为出发点，即减小膜表面物料的浓差极化现象，通过改变膜面附近流体流动状态，增大膜面附近流体的湍流程度，达到减少膜污染的目的；另一方面是以降低膜表面与溶质分子之间相互作用力为出发点，通过采用新型膜材料或者对现有膜及膜材料进行改性，增大膜面对溶质分子的排斥力，降低膜面对溶质分子的吸引力，达到抑制膜污染的目的。前者只能在一定程度上缓解膜污染，而不能够从根本上抑制膜污染；后者的出发点是降低膜表面与溶质分子之间的相互作用力，为从根本上抑制膜污染提供了可能。
超滤的亲水改性，就是降低膜表面与溶质分子间作用力的一种方法，主要由以下四方面解释：①亲水的膜表面覆盖有大量的水分子，当一些亲水的污染物质试图向表面运动时，就必须受到水分子“排斥”，使污染物到达膜表面的机会大大减少，抑制其吸附；②一些亲水剂的亲水集团有一定排斥体积，当污染物受到材料表面分子层的吸引向材料靠近时，亲水链端受到压迫导致构象熵减少，处于不稳定状态，要恢复到稳定状态，必然会污染物推出其排斥体积之外，远离材料表面；③亲水性的水溶性使材料与污染物液间的界面消失，从而消除材料表面对污染物的吸附力；④亲水性高分子刷内部具有较高的渗透压，可以对抗外来污染物的撞击，防止污染物在膜材料表面的吸附。
PART 3易膜超滤膜亲水性
易膜超滤膜采用专利的亲水改性技术，采用两亲性共聚物改性，膜丝具有优异的亲水性，表现较大的通量和良好的抗污染性。易膜超滤膜丝的接触角为60.4±3°，故具有很低的阈值压力，容易被水浸润。在相同污染条件下与其他品牌膜丝测试效果对比如图3，易膜超滤膜通量虽有衰减，但依然很大，在简单反清洗后，通量可以基本恢复到初始水平，表明易膜超滤膜具有优异的抗污染能力。
图3易膜超滤膜丝与其他品牌超滤膜性能对比图
图4易膜超滤膜丝图片
