La selezione dei materiali per le membrane di ultrafiltrazione a fibra cava è un fattore fondamentale che ne determina le prestazioni di separazione, la durata e gli scenari applicabili. Richiede una considerazione completa delle proprietà fisico-chimiche, delle condizioni operative e degli aspetti economici del materiale per ottenere una corrispondenza precisa tra la membrana e i requisiti dell'applicazione.
I materiali polimerici organici dominano il mercato grazie alla loro lavorazione flessibile e ai costi controllabili. Il polisulfone (PSF) vanta un'elevata resistenza meccanica, un'eccellente stabilità chimica e un ampio intervallo di temperature (da -10 gradi a 80 gradi). Presenta una buona resistenza alla maggior parte degli acidi, degli alcali e degli ossidanti e viene spesso utilizzato come strato di supporto della membrana di base, adatto per il trattamento convenzionale delle acque e il pretrattamento delle acque reflue industriali. Il polietersulfone (PES) presenta una forte idrofilicità e un elevato flusso; le sue caratteristiche di basso assorbimento proteico lo rendono eccellente in campi con elevati requisiti di pulizia, come quello biofarmaceutico (ad esempio, purificazione di vaccini) e alimentare e bevande (ad esempio, chiarificazione di succhi). Il poliacrilonitrile (PAN) dimostra eccezionali proprietà idrofile e antivegetative, rendendolo adatto al trattamento delle acque reflue oleose e delle fonti idriche a bassa-torbidità. L'acetato di cellulosa (CA) ha un'eccellente biocompatibilità e un tempo era ampiamente utilizzato nella separazione delle formulazioni farmaceutiche, ma la sua debole adattabilità alla temperatura e al pH ha portato alla sua graduale sostituzione con materiali modificati. Negli ultimi anni, il fluoruro di polivinilidene modificato (PVDF), attraverso la miscelazione o l'innesto superficiale per migliorare l'idrofilia e possedere stabilità a lungo-termine contro acidi e alcali forti e ossidazione del cloro, è diventato la scelta preferita nei campi di trattamento delle acque di fascia alta.
Inorganic materials, represented by ceramics (such as alumina and zirconium oxide), possess ultra-high mechanical strength, high temperature resistance (>200 gradi) e forte resistenza alla corrosione, mantenendo la stabilità in condizioni estreme come il trattamento con brodo di fermentazione ad alta-temperatura e la purificazione di mezzi acidi/alcalini forti. Tuttavia, i costi di produzione elevati e la fragilità ne limitano l'adozione su larga-scala.
La selezione dei materiali deve essere adattata a scenari specifici: le membrane organiche eccellono in flessibilità ed efficienza in termini di costi-, dominando il trattamento convenzionale delle acque e la lavorazione degli alimenti; le membrane inorganiche, invece, si posizionano in campi specializzati per la loro durabilità. In futuro, l’ottimizzazione delle proprietà dei materiali attraverso tecnologie come il nanocomposito e la modifica biomimetica amplierà ulteriormente i confini dell’applicazione delle membrane di ultrafiltrazione a fibra cava, fornendo soluzioni migliori per la separazione di sistemi complessi.
