陶瓷膜表面結(jié)構(gòu)和組成與體相不同，處于表面的原子或離子表現(xiàn)為配位上的不飽和性，易與極性很強(qiáng)的水分子結(jié)合，產(chǎn)生表面水合作用和羥基化作用.在應(yīng)用過程中，通過表面羥基基團(tuán)的解離和溶
液離子的吸附兩種機(jī)制同時(shí)起作用，使陶瓷膜表面荷電.隨著溶液pH值的變化，陶瓷膜表面會(huì)發(fā)生質(zhì)子化帶正電荷或去質(zhì)子化而帶負(fù)電荷.膜表面的電位是衡量膜表面荷電性質(zhì)的重要參數(shù)，其與膜材質(zhì)、溶液體系密切相關(guān).Ricq等采用電泳的方法測(cè)定膜的℃電位，并與流動(dòng)電位的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電泳法測(cè)得的電位與材料的表面狀態(tài)有關(guān)，制膜前后材料的電位及等電點(diǎn)均發(fā)生了變化，認(rèn)為制膜過程會(huì)使材料的表面狀態(tài)發(fā)生變化.目前，采用流動(dòng)電位法測(cè)定多孔膜的電位已被公認(rèn)為是最方便、最實(shí)用、最可靠的方法采用流動(dòng)電位法表征了Ti0、a—Alzo。、ZrO、7一A1203超濾膜的荷電性質(zhì)，考察在不同pH值下過濾聚乙烯亞胺溶液和葡萄糖溶液的滲透通量，研究膜表面荷電性質(zhì)對(duì)滲透通量的影響。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，滲透通量的變化取決于膜表面荷電和溶液中顆粒的帶電情況，膜和原料液中的顆粒帶相同電荷可以減少膜面污染層的形成，提高膜的滲透通量。Zhang等探討了表面荷電性質(zhì)對(duì)膜滲透性能的影響，采用固態(tài)粒子燒結(jié)法制備了平均孑L徑約為0.2m的TiO。摻雜AlzO。復(fù)合膜，通過流動(dòng)電位法測(cè)定復(fù)合膜表面的等電點(diǎn)，并以此考察粉體摻雜對(duì)復(fù)合膜表面荷電性質(zhì)的影響.結(jié)果顯示，當(dāng)TiO摻雜量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5時(shí)，膜的等電點(diǎn)由pH值8.3降低為6.1，膜表面的負(fù)電性增強(qiáng).在pH值為6.8時(shí)摻雜前后相同孔徑的膜處理含油乳化廢水，TiO摻雜膜的穩(wěn)定通量比未摻雜膜高3O，表明摻雜TiO有利于減少膜表面污染的形成，這是由于復(fù)合膜表面與料液中的油滴帶有相同電荷，靜電斥力阻止了油滴在膜表面的沉積。
以上研究表明，膜表面荷電性質(zhì)是影響膜污染的重要因素，通過改變膜表面的荷電性以及膜與被截留物質(zhì)之間的相互作用，能有效控制膜污染的形成和提高膜的滲透性能.高斌等考察了在處理料液中加入不同預(yù)處理劑(表面活性劑、絮凝劑、吸附劑)對(duì)陶瓷膜表面荷電性質(zhì)及滲透通量的影響.結(jié)果表明，表面活性劑的加入使陶瓷膜表面的負(fù)電性以及親水性得到提高，在跨膜壓差0.18MPa、溫度35℃下陶瓷膜處理冷軋乳化廢水體系時(shí)，膜的滲透通量從100L/(m·h)提高到200L/(m·h).絮凝劑堿式氯化鋁的加入使膜表面吸附Al抖，導(dǎo)致膜表面呈正電位，相應(yīng)膜的滲透通量只有50L/(m·h).吸附劑對(duì)滲透通量的影響主要體現(xiàn)在乳化廢水中表面電位的不同，呈負(fù)電性的二氧化硅有利于滲透通量的提高，而呈正電性的氧化鋁會(huì)導(dǎo)致膜通量的下降.Zhao等l_1g考察懸浮液中無機(jī)離子對(duì)陶瓷微濾膜過濾性能影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粒子穩(wěn)定分散，陶瓷膜表面荷電性質(zhì)對(duì)膜的滲透通量有重要影響.吳也凡等采用5nm、8.5nm、12nm三種不同尺寸的四方相ZrO2納米晶對(duì)a—A1zOs陶瓷膜進(jìn)行涂層修飾，ZrO納米晶的尺寸越小，電位的絕對(duì)值也就越大，相同跨膜壓差下的水通量也就越大.在膜表面羥基荷電特征和親水性等因素的作用下，在相同壓差下，經(jīng)修飾改性后的陶瓷微濾膜的水通量明顯大于改性前膜的水通量.以上研究表明，陶瓷膜滲透性能不僅取決于孔結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單篩分效應(yīng)，膜表面性質(zhì)如表面荷電性質(zhì)對(duì)過濾過程也起到非常重要的作用.由以上分析可以看出，陶瓷膜表面荷電的性質(zhì)(正電/負(fù)電)和大小影響膜與滲透物質(zhì)或截留物質(zhì)相互作用的性質(zhì)(引力/斥力)和大小，從而影響膜的滲透性能和截留效果.當(dāng)被截留物質(zhì)與膜表面帶相同電荷，它們之間的靜電斥力作用可以阻止膜表面污染的形成，進(jìn)而提高膜的過濾性能.