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過(guò)濾是實(shí)驗(yàn)室常用的技術(shù)，使用膜過(guò)濾器是效果且易于操作的過(guò)濾方法。從能量消耗，操作簡(jiǎn)便和過(guò)濾效果上看，膜過(guò)濾優(yōu)于其他分離過(guò)程，比如蒸餾或結(jié)晶。特別是對(duì)于生化或藥物的應(yīng)用尤為重要，因?yàn)槠渲械牡鞍踪|(zhì)和有效成分很多是熱敏感的。隨后實(shí)驗(yàn)室的過(guò)濾工藝才可能被放大和改進(jìn)，并zui終應(yīng)用到實(shí)際的大規(guī)模生產(chǎn)中。
過(guò)濾也是分離液體中固體顆粒的zui常用方法之一。我們熟悉的土壤是zui大的天然過(guò)濾器，地下水在通過(guò)不同類型的土壤之后積聚，并保留了各種成分，如顆粒物和污染物。
在生物和制藥技術(shù)行業(yè)的許多領(lǐng)域，包括食品和飲料行業(yè)，生物技術(shù)和飲用水處理行業(yè)，都普遍使用過(guò)濾膜用于過(guò)濾。
過(guò)濾膜的工作原理
膜過(guò)濾器的原理非常簡(jiǎn)單：待過(guò)濾的溶液通過(guò)薄的微孔膜，其滲透性取決于孔的大小，與普通篩的網(wǎng)孔大小相當(dāng)。比濾膜孔更小的顆粒穿過(guò)濾膜，同時(shí)比過(guò)濾膜孔大的顆粒截留下來(lái)。
PTFE濾芯
由PTFE聚四氟乙烯制成的ZITEX圓形過(guò)濾器，除孔徑外的其他變量取決于過(guò)濾器的設(shè)計(jì)和材料。在簡(jiǎn)單的過(guò)濾過(guò)程中，膜過(guò)濾器只作為一個(gè)膜片，待過(guò)濾的液體在壓力下通過(guò)該膜片被吸入或壓入。但是它們也可以作為過(guò)濾膜組或?yàn)V芯，在離心管中或在96孔板中作為高通量篩選(HTS)的微孔板來(lái)使用。膜過(guò)濾器的技術(shù)設(shè)計(jì)幾乎是無(wú)限的。
PVDF濾芯
PTFE聚四氟乙烯膜過(guò)濾器作為過(guò)濾器的特定應(yīng)用取決于不同材料，例如疏水性的PVDF，硝酸纖維素，醋酸纖維素，尼龍，PES和PTFE。材料的選擇取決于將要分離的物質(zhì)以及顆粒存在于何種溶劑中，PVDF和PTFE過(guò)濾膜更適合于特殊應(yīng)用，例如需要化學(xué)穩(wěn)定性過(guò)濾或清潔氣體過(guò)濾。
纖維素濾芯
硝酸纖維素膜和醋酸纖維素膜堪稱過(guò)濾材料中的“經(jīng)典過(guò)濾膜”，具有非常廣泛的應(yīng)用。
孔徑?jīng)Q定了應(yīng)用，根據(jù)孔徑的大小，將不同的過(guò)濾膜技術(shù)分為三類：微過(guò)濾，超過(guò)濾和納米級(jí)過(guò)濾。
1.微過(guò)濾膜技術(shù)
微孔過(guò)濾膜的孔徑一般在5μm和0.1μm之間。孔徑為0.1μm至0.2μm，可以分離酵母菌和細(xì)菌，這就是為什么微孔過(guò)濾膜在微生物實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常被使用，它是一種溫和快速的殺菌方法。例如注射式過(guò)濾器，即使在少量溶液的情況下，各種溶液也可以進(jìn)行無(wú)菌過(guò)濾，這類微過(guò)濾膜主要應(yīng)用于研究和醫(yī)學(xué)工作。微型過(guò)濾錐由硼硅酸鹽玻璃制成。
在工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)上，這種濾膜技術(shù)以濾芯形式使用，特別是在醫(yī)藥，食品和飲料工業(yè)中。例如，在生物技術(shù)中用于生物反應(yīng)器中生長(zhǎng)階段之后的“收獲”和細(xì)菌分離的生物技術(shù)，廢水處理或渾濁液的油水分離。這類過(guò)濾只需要低于2巴的低壓。
2.超過(guò)濾膜技術(shù)
大分子被濃縮時(shí)可使用超濾技術(shù)，所以過(guò)濾原理在這里被逆轉(zhuǎn)使用，超濾過(guò)濾膜孔徑在0.1μm和0.01μm之間。由于該技術(shù)主要用于濃縮蛋白質(zhì)，所以不被稱為“孔徑”，而是被特殊定義為“分子量切斷”(MWCO)或“標(biāo)稱分子量切斷”(NMWC)，SI 單元被稱為道爾頓(質(zhì)量單位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示被膜截留的球狀分子的zui小分子量。為了安全起見，應(yīng)總是選擇MWCO值至少比要分離的大分子的分子量高20%。這種膜過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用，必須有外部壓力，通常在1-10巴之間。
離心管由無(wú)內(nèi)襯的PP管制成，也可用于離心力分離。使用離心過(guò)濾器需要有配合的特殊離心管，其底端帶有特定分子量值的過(guò)濾膜并充滿了待過(guò)濾的溶液。在離心過(guò)程中，溶液被壓進(jìn)管底端的過(guò)濾膜進(jìn)入離心管。大分子由于太大，被截留下來(lái)。離心過(guò)濾器有很多不同的設(shè)計(jì)，無(wú)論是小型還是大型，都可利用離心膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)自己的過(guò)濾目的。離心過(guò)濾的一個(gè)變種被稱為“滲濾”，這是透析和過(guò)濾的組合，用于交換緩沖溶液或改變?nèi)芤褐宣}的濃度，飲用水處理廠大規(guī)模使用滲濾膜技術(shù)。
3.納米級(jí)過(guò)濾技術(shù)
納米級(jí)過(guò)濾使用帶更小孔徑的膜過(guò)濾器，其孔徑小于0.005μm。該膜過(guò)濾器用來(lái)截留更小的有機(jī)分子和鹽，例如重金屬離子。納米級(jí)過(guò)濾需要外部壓力，過(guò)濾壓力一般在10-80巴之間。納米級(jí)過(guò)濾膜技術(shù)zui主要應(yīng)用于污水處理中的污染物截留，并可在制藥和生物技術(shù)工業(yè)中用于分類和處理可回收物質(zhì)。現(xiàn)在中國(guó)政府加大環(huán)境治理力度，嚴(yán)格控制工業(yè)排污，如何有效進(jìn)行污水處理和回收有用物料成為生產(chǎn)企業(yè)的重要課題，RCT的納米級(jí)過(guò)濾膜產(chǎn)品可以幫助您解決這些難題。
納米級(jí)過(guò)濾工藝簡(jiǎn)便且應(yīng)用廣泛，不僅可以使用過(guò)濾器進(jìn)行消毒或濃縮，還可以將濾膜制成各種形狀，用于溶劑和緩沖液的日常精細(xì)過(guò)濾。許多分析儀器如HPLC或UHPLC系統(tǒng)，需要使用極其清潔和無(wú)顆粒的溶液，以防止毛細(xì)管堵塞和敏感的高孔隙吸附劑失活。因此，對(duì)于今天高科技的分析技術(shù)和儀器來(lái)說(shuō)，可靠的納米過(guò)濾膜是不可忽視和非常重要的。
膜過(guò)濾器是可以“串聯(lián)”的，具有不同孔徑的膜過(guò)濾器可用于分離不同尺寸的粒子并將其分餾。例如預(yù)過(guò)濾器可以用來(lái)分離污垢和懸浮顆粒，后續(xù)過(guò)濾過(guò)程中，膜過(guò)濾器的孔徑可以逐漸減小，以zui終獲得所需的溶液純度或不同大小的分子。
總體看來(lái)，簡(jiǎn)便的膜過(guò)濾技術(shù)顯示出巨大的潛力并被正確使用，可有效取代或替代許多其他清潔或提純工藝。
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