L'efficacité de séparation et la durée de vie des membranes d'ultrafiltration à fibres creuses dépendent fondamentalement du choix des matériaux et de l'optimisation des performances. Actuellement, les matériaux industriels traditionnels se répartissent en deux catégories : les polymères organiques et les céramiques inorganiques, chacun ayant ses propres caractéristiques et son adéquation à différents scénarios d'application.
Les matériaux polymères organiques sont les plus largement utilisés en raison de leur facilité de transformation et de leur faible coût. Le polysulfone (PSF) est un exemple typique, possédant une excellente résistance mécanique et stabilité chimique, une large plage de températures (-10 degrés à 80 degrés) et une bonne résistance à la plupart des acides, alcalis et oxydants, souvent utilisés comme couche de support de membrane de base. Le polyéthersulfone (PES) excelle en termes d'hydrophilie et de flux, et ses caractéristiques de faible adsorption des protéines le rendent largement utilisé dans les produits biopharmaceutiques et la purification des aliments et des boissons. Le polyacrylonitrile (PAN) a une forte hydrophilie et une bonne capacité antisalissure, adapté au traitement des eaux usées huileuses ou des sources d'eau à faible -turbidité. L'acétate de cellulose (CA) a une excellente biocompatibilité et a été initialement utilisé pour la purification pharmaceutique, mais son adaptabilité à la température et au pH est relativement faible et il est progressivement remplacé par des matériaux plus récents. Le fluorure de polyvinylidène modifié (PVDF), apparu ces dernières années, améliore l'hydrophilie grâce au mélange ou au greffage de surface, tout en présentant également une stabilité à long terme - contre les acides et alcalis forts et l'oxydation du chlore, ce qui en fait un choix privilégié dans le traitement de l'eau haut de gamme.
Inorganic materials, represented by ceramics such as alumina and zirconium oxide, are suitable for material separation under extreme conditions due to their ultra-high mechanical strength, high temperature resistance (>200 degrés) et une forte résistance à la corrosion, telle que le traitement d'un bouillon de fermentation à haute température ou la purification de milieux acides/alcalis forts. Cependant, leur coût de fabrication élevé et leur fragilité limitent leur adoption à grande échelle.
La sélection des matériaux nécessite une prise en compte approfondie des caractéristiques du liquide d'alimentation, des conditions de fonctionnement et des aspects économiques : les membranes organiques excellent en termes de flexibilité et de rentabilité,-dominant le traitement de l'eau et la transformation alimentaire conventionnels ; les membranes inorganiques, quant à elles, se positionnent dans des domaines spécialisés en raison de leur durabilité. À l’avenir, l’optimisation des propriétés des matériaux grâce à des technologies telles que le nanocompositing et la modification biomimétique élargira encore les limites d’application des membranes d’ultrafiltration à fibres creuses, offrant ainsi de meilleures solutions pour la séparation de systèmes complexes.
