เทคโนโลยีเมมเบรนครอบคลุมกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการสร้างและการประยุกต์ใช้เมมเบรน เมมเบรนใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการขนส่งหรือการกรองสารระหว่างตัวกลาง และการแยกก๊าซและของเหลวด้วยกลไก ในกรณีที่ง่ายที่สุด การกรองจะเกิดขึ้นเมื่อรูพรุนของเมมเบรนมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของสารที่ไม่ต้องการ เช่น จุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย เทคโนโลยีเมมเบรนนิยมใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบำบัดน้ำ การแปรรูปทางเคมีและโลหะ ยา เทคโนโลยีชีวภาพ อุตสาหกรรมอาหาร รวมถึงการกำจัดมลพิษทางสิ่งแวดล้อม

หลังจากสร้างเมมเบรนแล้ว จำเป็นต้องตรวจสอบคุณสมบัติของเมมเบรนที่เตรียมไว้ เพื่อให้ทราบถึงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ขนาดรูพรุน หมู่ฟังก์ชัน คุณสมบัติของวัสดุ ฯลฯ ซึ่งยากที่จะกำหนดล่วงหน้า ในกระบวนการนี้ จะใช้เครื่องมือต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (Scanning Electron Microscope ) กล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอนแบบส่งผ่าน (Transmission Electron Microscope ) สเปกโทรส โกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (Fourier Transform Infrared Spectroscopy ) การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ( X-ray Diffraction ) และการวัดความพรุนด้วยการแทนที่ของเหลว (Liquid–Liquid Displacement Porosimetry)

เทคโนโลยีเมมเบรนครอบคลุม วิธี การทางวิศวกรรม ทั้งหมด สำหรับการขนส่งสารระหว่างสองส่วนโดยใช้เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ โดยทั่วไป กระบวนการแยกเชิงกลสำหรับการแยกกระแสแก๊สหรือของเหลวจะใช้เทคโนโลยีเมมเบรน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อกำจัดมลพิษทางสิ่งแวดล้อม เช่นการดูดซับการออกซิเดชันและการแยกด้วยเมมเบรน มลพิษต่างๆ เกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อมเช่น มลพิษทางอากาศมลพิษจากน้ำ เสีย เป็นต้น^{[ 1 ]}ตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรมเพื่อป้องกันมลพิษทางอุตสาหกรรมเนื่องจากมลพิษทางสิ่งแวดล้อมมากกว่า 70% เกิดจากอุตสาหกรรม จึงเป็นความรับผิดชอบของพวกเขาที่จะต้องปฏิบัติตามกฎหมายของรัฐบาลเกี่ยวกับการควบคุมและป้องกันมลพิษทางอากาศ พ.ศ. 2524เพื่อรักษาและป้องกันการปล่อยสารเคมีที่เป็นอันตรายสู่สิ่งแวดล้อม^{[ 2 ]}ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ดำเนินการป้องกันและกระบวนการด้านความปลอดภัยแล้ว หลังจากนั้นอุตสาหกรรมจึงจะสามารถปล่อยของเสียสู่สิ่งแวดล้อมได้^{[ 3 ]}

เทคโนโลยีเมมเบรนที่ใช้ ชีวมวล เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับการ ใช้เป็นอาวุธในการกำจัดมลพิษ เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูงกว่า และไม่มีมลพิษรอง^{[ 1 ]}

โดยทั่วไปแล้วโพลีซัลโฟนโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์และโพลีโพรพีลีนถูกนำมาใช้ในกระบวนการเตรียมเมมเบรน วัสดุเมมเบรนเหล่านี้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และไม่สามารถย่อยสลายได้ ทางชีวภาพ ซึ่งก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตราย^{[ 4 ​​] [ 5 ]}นักวิจัยกำลังพยายามหาวิธีแก้ปัญหาในการสังเคราะห์เมมเบรนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม การสังเคราะห์ วัสดุ ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพโดยใช้วัสดุที่มีอยู่ตามธรรมชาติ เช่น การสังเคราะห์เมมเบรนจากชีวมวล สามารถนำมาใช้ในการกำจัดสารมลพิษได้^{[ 6 ]}

ภาพรวมของเยื่อหุ้มเซลล์

กระบวนการแยกด้วยเยื่อเมมเบรนทำงานโดยไม่ต้องใช้ความร้อน ดังนั้นจึงใช้พลังงานน้อยกว่ากระบวนการแยกด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม เช่นการกลั่นการระเหิดหรือการตกผลึกกระบวนการแยกเป็นแบบทางกายภาพล้วนๆ และทั้งสองส่วน ( ส่วนที่ผ่านเยื่อเมมเบรนและส่วนที่เหลืออยู่ ) สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ การแยกแบบเย็นโดยใช้เทคโนโลยีเยื่อเมมเบรนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีอาหารเทคโนโลยีชีวภาพและเภสัชกรรมนอกจากนี้ การใช้เยื่อเมมเบรนยังช่วยให้สามารถแยกสารที่ทำไม่ได้ด้วยวิธีการแยกด้วยความร้อน ตัวอย่างเช่น การแยกส่วนประกอบของของเหลวอะซีโอโทรปิก หรือสารละลายที่ก่อตัวเป็นผลึก ไอโซมอร์ฟิกโดยการกลั่นหรือการตกผลึกซ้ำ นั้นเป็นไปไม่ได้ แต่การแยกดังกล่าวสามารถทำได้โดยใช้เทคโนโลยีเยื่อเมมเบรน ขึ้นอยู่กับชนิดของเยื่อเมมเบรน การแยกสารแต่ละชนิดหรือสารผสมบางชนิดอย่างเลือกสรรก็เป็นไปได้ การประยุกต์ใช้ทางเทคนิคที่สำคัญ ได้แก่ การผลิตน้ำดื่มโดย กระบวนการ รีเวิร์สออสโมซิสใน การบำบัด น้ำเสียเทคโนโลยีเยื่อเมมเบรนกำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ การกรอง แบบ อัลตรา ฟิลเทรชัน / ไมโครฟิลเทรชันสามารถกำจัดคอลลอยด์และโมเลกุลขนาดใหญ่จากน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก สิ่งนี้จำเป็นหากมีการปล่อยน้ำเสียลงสู่แหล่งน้ำที่อ่อนไหว โดยเฉพาะอย่างยิ่งแหล่งน้ำที่กำหนดไว้สำหรับกีฬาทางน้ำและการพักผ่อนหย่อนใจ

ประมาณครึ่งหนึ่งของตลาดอยู่ในด้านการแพทย์ เช่น ไตเทียมสำหรับกำจัดสารพิษด้วยวิธีการฟอกไตและปอดเทียม สำหรับส่งออกซิเจนเข้าสู่กระแส เลือดโดยปราศจากฟองอากาศ

ความสำคัญของเทคโนโลยีเมมเบรนกำลังเพิ่มขึ้นในด้านการรักษาสิ่งแวดล้อม ( ฐานข้อมูล Nano-Mem-Pro IPPC ) แม้แต่ใน เทคนิค การกู้คืนพลังงาน สมัยใหม่ เมมเบรนก็ถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ เช่น ในเซลล์เชื้อเพลิงและโรงไฟฟ้าพลังงานออสโมติก

สามารถจำแนกแบบจำลองพื้นฐานสองแบบสำหรับการถ่ายเทมวลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดังนี้:

• แบบจำลองการแพร่กระจายของสารละลายและ
• แบบจำลองอุทกพลศาสตร์

ในเยื่อจริง กลไกการขนส่งทั้งสองแบบนี้เกิดขึ้นควบคู่กันไปอย่างแน่นอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการกรองละเอียดพิเศษ (ultra-filtration)

ตามแรงขับเคลื่อนของการทำงาน สามารถแบ่งออกได้ดังนี้:

• การดำเนินงานที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน
  • ไมโครฟิลtration
  • อัลตราฟิลเตรชั่น
  • การกรองระดับนาโน
  • รีเวิร์สออสโมซิส
  • การแยกก๊าซ
• การดำเนินงานที่ขับเคลื่อนด้วยความเข้มข้น
  • การฟอกไต
  • การระเหย
  • ออสโมซิสไปข้างหน้า
  • ปอดเทียม
• การทำงานภายใต้ความต่างศักย์ไฟฟ้า
  • อิเล็กโทรไดอะลิซิส
  • กระบวนการ แยกด้วยไฟฟ้าผ่านเยื่อเมมเบรน เช่นกระบวนการคลอร์อัลคาไลน์
  • การแตกตัวเป็นไอออนของอิเล็กโทรด
  • การกรองด้วยไฟฟ้า
  • เซลล์เชื้อเพลิง
• การดำเนินงานในสภาวะที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
  • การกลั่นด้วยเยื่อ

กระบวนการแยกสารด้วยเมมเบรนมีรูปแบบการไหลหลักสองแบบ คือ การไหลแบบไขว้ (หรือการไหลแบบสัมผัส) และการกรองแบบปลายปิด ในการกรองแบบไขว้ การไหลของสารป้อนจะสัมผัสกับพื้นผิวของเมมเบรน สารตกค้างจะถูกกำจัดออกจากด้านเดียวกันที่อยู่ถัดไป ในขณะที่การไหลของสารที่ผ่านเมมเบรนจะไหลไปอีกด้านหนึ่ง ในการกรองแบบปลายปิด ทิศทางการไหลของของเหลวจะตั้งฉากกับพื้นผิวของเมมเบรน รูปแบบการไหลทั้งสองแบบมีข้อดีและข้อเสีย โดยทั่วไป การกรองแบบปลายปิดจะใช้สำหรับการศึกษาความเป็นไปได้ในระดับห้องปฏิบัติการ เมมเบรนแบบปลายปิดนั้นผลิตได้ค่อนข้างง่าย ซึ่งช่วยลดต้นทุนของกระบวนการแยกสาร กระบวนการแยกสารด้วยเมมเบรนแบบปลายปิดนั้นง่ายต่อการใช้งาน และโดยทั่วไปแล้วกระบวนการนี้จะถูกกว่าการกรองแบบไขว้ การกรองแบบปลายปิดมักเป็น กระบวนการแบบ แบทช์โดยที่สารละลายที่จะกรองจะถูกป้อน (หรือป้อนอย่างช้าๆ) เข้าไปในอุปกรณ์เมมเบรน จากนั้นจึงยอมให้บางอนุภาคผ่านไปได้ภายใต้แรงขับเคลื่อน ข้อเสียหลักของการกรองแบบปลายปิดคือการอุดตัน ของเม ม เบรนอย่างมาก และการเกิดความเข้มข้นที่ ไม่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปแล้ว การอุดตันจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นที่แรงขับที่สูงขึ้น การอุดตันของเมมเบรนและการกักเก็บอนุภาคในสารละลายป้อนยังก่อให้เกิดการไล่ระดับ ความเข้มข้น และการไหลย้อนกลับของอนุภาค (การโพลาไรเซชันความเข้มข้น) อุปกรณ์การไหลแบบสัมผัสมีต้นทุนและแรงงานสูงกว่า แต่มีโอกาสอุดตันน้อยกว่าเนื่องจากผลกระทบจากการกวาดและอัตราการเฉือนสูงของการไหลผ่าน อุปกรณ์เมมเบรนสังเคราะห์ (โมดูล) ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ แผ่น/เพลทแบน ม้วนเป็นเกลียว และเส้นใย กลวง เม มเบรนแบนที่ใช้ในกระบวนการกรองและการแยกสามารถปรับปรุงได้ด้วยการสร้างลวดลายบนพื้นผิว โดยมีการนำโครงสร้างขนาดเล็กมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ลวดลายเหล่านี้จะเพิ่มพื้นที่ผิว ปรับการไหลของน้ำให้เหมาะสม และลดการอุดตัน ส่งผลให้มีการซึมผ่านสูงขึ้นและอายุการใช้งานของเมมเบรนยาวนานขึ้น งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการดัดแปลงดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ การใช้งานด้านพลังงาน และการแยกทางอุตสาหกรรมได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 7 ]}

Flat plates are usually constructed as circular thin flat membrane surfaces to be used in dead-end geometry modules. Spiral wounds are constructed from similar flat membranes but in the form of a "pocket" containing two membrane sheets separated by a highly porous support plate.^[8] Several such pockets are then wound around a tube to create a tangential flow geometry and to reduce membrane fouling. Hollow fiber modules consist of an assembly of self-supporting fibers with dense skin separation layers, and a more open matrix helping to withstand pressure gradients and maintain structural integrity.^[8] The hollow fiber modules can contain up to 10,000 fibers ranging from 200 to 2500 μm in diameter; The main advantage of hollow fiber modules is the very large surface area within an enclosed volume, increasing the efficiency of the separation process.

• 
  Hollow fiber membrane module
• 
  Separation of air into oxygen and nitrogen through a membrane

The Disc tube module uses a cross-flow geometry and consists of a pressure tube and hydraulic discs, which are held by a central tension rod, and membrane cushions that lie between two discs.^[9]

The selection of synthetic membranes for a targeted separation process is usually based on few requirements. Membranes have to provide enough mass transfer area to process large amounts of feed stream. The selected membrane has to have high selectivity (rejection) properties for certain particles; it has to resist fouling and to have high mechanical stability. It also needs to be reproducible and to have low manufacturing costs. The main modeling equation for the dead-end filtration at constant pressure drop is represented by Darcy's law:^[8]

${\displaystyle {\frac {dV_{p}}{dt}}=Q={\frac {\Delta p}{\mu }}\ A\left({\frac {1}{R_{m}+R}}\right)}$

โดยที่และ Q คือปริมาตรของสารที่ซึมผ่านและอัตราการไหล เชิงปริมาตร ตามลำดับ (เป็นสัดส่วนกับลักษณะเดียวกันของการไหลของสารป้อน) μ คือความหนืดไดนามิกของของเหลวที่ซึมผ่าน A คือพื้นที่ของเมมเบรน Rm R คือความต้านทานของเมมเบรนและการสะสมของสารที่ทำให้เกิดการอุดตันตามลำดับ Rm ตีความได้ว่าเป็นความต้านทานของเมมเบรนต่อการซึมผ่านของตัวทำละลาย (น้ำ) ความต้านทานนี้เป็น คุณสมบัติ ภายใน ของเมมเบรน และคาดว่าจะค่อนข้างคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับแรงขับเคลื่อน Δp R เกี่ยวข้องกับชนิดของสารที่ทำให้เกิดการอุดตันของเมมเบรน ความเข้มข้นของสารนั้นในสารละลายกรอง และลักษณะของการโต้ตอบระหว่างสารที่ทำให้เกิดการอุดตันกับเมมเบรน กฎของ Darcy ช่วยให้สามารถคำนวณพื้นที่ของเมมเบรนสำหรับการแยกเป้าหมายภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด สัมประสิทธิ์ การกรองของสารละลาย ถูกกำหนดโดยสมการ: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle S={\frac {C_{p}}{C_{f}}}}$

โดยที่ C และ C คือความเข้มข้นของสารละลายในสารป้อนและสารซึมผ่านตามลำดับ การซึมผ่านของไฮดรอลิกถูกกำหนดให้เป็นส่วนกลับของความต้านทานและแสดงด้วยสมการ: ^{[ 8 ]}

${\displaystyle L_{p}={\frac {J}{\เดลต้า p}}}$

โดยที่ J คือฟลักซ์ของ สารละลายที่ซึมผ่าน ซึ่งเป็นอัตราการไหลเชิงปริมาตรต่อหน่วยพื้นที่ของเยื่อเมมเบรน ค่าสัมประสิทธิ์การกรองสารละลายและค่าการซึมผ่านของของเหลวช่วยให้สามารถประเมินประสิทธิภาพของเยื่อเมมเบรนสังเคราะห์ได้อย่างรวดเร็ว

กระบวนการแยกด้วยเยื่อมีบทบาทสำคัญมากในอุตสาหกรรมการแยก อย่างไรก็ตาม กระบวนการเหล่านี้ไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นกระบวนการสำคัญทางเทคนิคจนกระทั่งช่วงกลางทศวรรษ 1970 กระบวนการแยกด้วยเยื่อแตกต่างกันไปตามกลไกการแยกและขนาดของอนุภาคที่แยก กระบวนการแยกด้วยเยื่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ไมโครฟิลเทรชันอัลตราฟิลเทรชัน นาโน ฟิลเทรชัน รีเวิร์สออสโมซิส อิเล็กโทรไลซิส ได อะลิซิส อิเล็กโทรไดอะลิซิสการแยกก๊าซการซึม ผ่าน ของไอ เพอร์วาพอ เรชัน การกลั่นด้วยเยื่อ และเมมเบรนคอนแทคเตอร์[ 10 ^{]กระบวนการทั้งหมด}ยกเว้นเพอร์วาพอเรชัน ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเฟส กระบวนการทั้งหมด ยกเว้นอิเล็กโทรไดอะลิซิส ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน ไมโครฟิลเทรชันและอัลตราฟิลเทรชันใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม (ไมโครฟิลเทรชันเบียร์ อัลตราฟิลเทรชันน้ำแอปเปิล) การใช้งานทางเทคโนโลยีชีวภาพและอุตสาหกรรมยา ( การผลิต ยาปฏิชีวนะการทำให้บริสุทธิ์ของโปรตีน) การทำน้ำให้บริสุทธิ์และการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ เยื่อนาโนฟิลเทรชันและรีเวิร์สออสโมซิสส่วนใหญ่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เยื่อเมมเบรนที่มีความหนาแน่นสูงถูกนำมาใช้ในการแยกก๊าซ (เช่น การกำจัด CO2 ก๊าซธรรมชาติ การแยก N2 อากาศ การกำจัดไอระเหยอินทรีย์จากอากาศหรือกระแสไนโตรเจน) และบางครั้งก็ใช้ในกระบวนการกลั่นด้วยเยื่อเมมเบรน กระบวนการหลังนี้ช่วยในการแยกสารประกอบอะซีโอโทรปิก ซึ่งช่วยลดต้นทุนของกระบวนการกลั่นได้

ขนาดรูพรุนของเมมเบรนทางเทคนิคจะถูกระบุแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต ความแตกต่างทั่วไปอย่างหนึ่งคือขนาดรูพรุนที่ระบุ (nominal pore size) ซึ่งอธิบายถึงการกระจายขนาดรูพรุนสูงสุด^{[ 11 ]}และให้ข้อมูลที่ไม่ชัดเจนเกี่ยวกับความสามารถในการกักเก็บของเมมเบรน ขีดจำกัดการแยกหรือ "ค่าตัด" (cut-off) ของเมมเบรนมักจะระบุในรูปแบบของNMWC (nominal molecular weight cut-off หรือMWCO , molecular weight cut offโดยมีหน่วยเป็นดาลตัน ) ซึ่งกำหนดเป็นน้ำหนักโมเลกุล ขั้นต่ำ ของโมเลกุลทรงกลมที่ถูกกักเก็บไว้ 90% โดยเมมเบรน ค่าตัดนี้ ขึ้นอยู่กับวิธีการ สามารถแปลงเป็นค่าที่เรียกว่าD ซึ่งจะแสดงเป็นหน่วยเมตริก ในทางปฏิบัติ MWCO ของเมมเบรนควรต่ำกว่าน้ำหนักโมเลกุลของโมเลกุลที่จะแยกอย่างน้อย 20%

โดยใช้เมมเบรนไมกาที่กัดด้วยร่องรอย^{[ 12 ]} Beck และ Schultz ^{[ 13 ]}แสดงให้เห็นว่าการแพร่กระจายของโมเลกุลที่ถูกขัดขวางในรูพรุนสามารถอธิบายได้ด้วยสมการ Rankin ^{[ 14 ]}

แผ่นกรองแบ่งออกเป็นสี่ประเภทตามขนาดรูพรุน:

รูปทรงและลักษณะของรูพรุนในเยื่อกรองนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตเป็นอย่างมาก และมักยากที่จะระบุได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น ในการหาคุณลักษณะ จึงต้องทำการทดสอบการกรอง และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนจะหมายถึงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคที่เล็กที่สุดที่ไม่สามารถผ่านเยื่อกรองได้

การหาค่าการกรองสามารถทำได้หลายวิธี และเป็นการวัดขนาดรูพรุนแบบทางอ้อม วิธีหนึ่งคือการกรองโมเลกุลขนาดใหญ่ (มักเป็นเดกซ์แทรน โพลีเอทิลีนไกลคอลหรืออัลบูมิน ) อีกวิธีหนึ่งคือการวัดค่าการกรองโดยใช้เจลเพอร์มีเอชันโครมาโทกราฟีวิธีเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในการวัดเมมเบรนสำหรับการใช้งานอัลตราฟิลเตรชัน อีกวิธีหนึ่งในการทดสอบคือการกรองอนุภาคที่มีขนาดที่กำหนด และการวัดขนาดด้วยเครื่องวัดขนาดอนุภาคหรือโดยสเปกโทรสโกปีแบบเลเซอร์เหนี่ยวนำ (LIBS) ตัวอย่างที่ชัดเจนคือการวัดค่าการกรองของเดกซ์แทรนบลูหรือโมเลกุลสีอื่นๆ การกักเก็บแบคทีริโอเฟจและแบคทีเรียหรือที่เรียกว่า "การทดสอบความท้าทายของแบคทีเรีย" ก็สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดรูพรุนได้เช่นกัน

ในการหาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนนั้นนอกจากจะใช้วิธีทางกายภาพ แล้ว ยังใช้ เครื่องวัดรูพรุน (เช่น เครื่องวัดรูพรุนแบบปรอท เครื่องวัดรูพรุนแบบของเหลวต่อของเหลว และการทดสอบจุดเดือด) ด้วย แต่จะสันนิษฐานว่ารูพรุนมีรูปทรงที่แน่นอน (เช่น รูทรงกระบอกหรือ รู ทรงกลม ที่ต่อกัน ) วิธีการเหล่านี้ใช้กับเมมเบรนที่มีรูปทรงรูพรุนไม่ตรงกับอุดมคติ และเราจะได้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุน "ตามนาม" ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเมมเบรน แต่ไม่ได้สะท้อนถึงพฤติกรรมการกรองและการเลือกสรรที่แท้จริงของเมมเบรนเสมอไป

ความสามารถในการเลือกแยกสารขึ้นอยู่กับกระบวนการแยก องค์ประกอบของเยื่อเมมเบรน และคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของเยื่อเมมเบรน รวมถึงขนาดรูพรุนด้วย ด้วยความสามารถในการเลือกแยกสารสูง ไอโซโทปต่างๆ สามารถถูกทำให้เข้มข้นขึ้น(การเพิ่มความเข้มข้นของยูเรเนียม)ในวิศวกรรมนิวเคลียร์ หรือก๊าซอุตสาหกรรม เช่น ไนโตรเจน สามารถถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ( การแยกก๊าซ ) ในอุดมคติแล้ว แม้แต่สารผสมราเซมิกก็สามารถเพิ่มความเข้มข้นได้ด้วยเยื่อเมมเบรนที่เหมาะสม

ในการเลือกใช้เมมเบรน ความสามารถในการเลือกกรองมีความสำคัญมากกว่าการซึมผ่านสูง เนื่องจากอัตราการไหลต่ำสามารถชดเชยได้ง่ายโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวกรองด้วยโครงสร้างแบบโมดูลาร์ ในการกรองในเฟสแก๊ส กลไกการตกตะกอนที่แตกต่างกันจะทำงานอยู่ ดังนั้นอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าขนาดรูพรุนของเมมเบรนจึงสามารถถูกกักเก็บไว้ได้เช่นกัน

เยื่อชีวภาพถูกจำแนกออกเป็นสองประเภท คือเยื่อสังเคราะห์และเยื่อธรรมชาติ เยื่อสังเคราะห์ยังจำแนกย่อยออกเป็นเยื่ออินทรีย์และเยื่ออนินทรีย์ เยื่ออินทรีย์แบ่งย่อยออกเป็นเยื่อพอลิเมอร์ และเยื่ออนินทรีย์แบ่งย่อยออกเป็นพอลิเมอร์เซรามิก^{[ 16 ]}

รายชื่อเครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์เยื่อ:

• เครื่องเหวี่ยงแยกสาร
• เครื่องหล่อ
• กระจกหล่อเรียบ
• เครื่องกวนแม่เหล็ก
• เครื่องแก้ว: บีกเกอร์ , กระบอกตวง , ขวดทดลองฯลฯ
• เตาอบ
• ครกและสาก

หลังจากหล่อและสังเคราะห์เมมเบรนแล้ว จำเป็นต้องทำการวิเคราะห์คุณสมบัติของเมมเบรนที่เตรียมไว้เพื่อให้ทราบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของเมมเบรน เช่น ขนาดรูพรุน กลุ่มฟังก์ชัน ความสามารถในการเปียก ประจุบนพื้นผิว เป็นต้น การทราบคุณสมบัติของเมมเบรนมีความสำคัญเพื่อให้เราสามารถกำจัดและบำบัดสารมลพิษที่เป็นอนุภาคซึ่งก่อให้เกิดมลพิษในสิ่งแวดล้อมได้^{[ 20 ]}สำหรับการวิเคราะห์คุณสมบัติ จะใช้เครื่องมือต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM)
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งผ่าน (TEM)
• สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (FTIR)
• กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม
• เครื่องวัดมุมสัมผัส
• ศักย์ซีตา ( ศักย์การสตรีม )
• การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD)
• การวัดความพรุนด้วยวิธีแทนที่ของเหลว-ของเหลว (LLDP)

• การตกตะกอนของอนุภาค
• เยื่อสังเคราะห์