微孔濾膜的應(yīng)用與材質(zhì)選擇介紹
發(fā)布時(shí)間：2023-08-16 瀏覽次數(shù)：2383
在膜分離技術(shù)應(yīng)用中，微孔濾膜是應(yīng)用范圍最廣的一種膜品種，使用簡單快捷。具有氣通量大、微粒截留率高、耐溫性好，抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑和氧化劑，耐老化及不粘、不燃性和無毒、生物相容性好等特點(diǎn)。其材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。對(duì)于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表現(xiàn)，通?？讖椒秶?.1-1um，故微孔濾膜能對(duì)大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離；根據(jù)孔徑大小不同將濾膜分為微濾MF（0.1-1μm）、超濾UF（0.001-0.1μm）、納濾NF（1nm-2nm)、反滲透RO（<0.2nm)。微孔濾膜可作為一般料液的澄清、空氣除菌。廣泛應(yīng)用科研、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物化學(xué)、食品、能源、微電子工業(yè)、納米技術(shù)、環(huán)境保護(hù)等部門。
微孔過濾膜的應(yīng)用
1.微孔濾膜在色譜分析中的應(yīng)用
微孔濾膜及濾器在化學(xué)分析研究中具有十分廣泛的應(yīng)用。分析儀器諸如高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）、凝膠色譜（GPC）、離子色譜（IC）以及電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）等在制樣時(shí)均需使用相關(guān)微濾產(chǎn)品去除樣品中的顆粒雜質(zhì)，防止管路、泵或分離柱等關(guān)鍵零部件的堵塞或損傷，延長整機(jī)的使用壽命的同時(shí)并保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
以GPLC為例，其進(jìn)樣前需要使用0.22μm或0.45μm的針式過濾器，配合針筒手工推注過濾樣品，去除不溶性的顆粒物。HPLC的流動(dòng)相在使用前也需要用0.22μm或0.45μm微孔濾膜配合玻璃抽濾瓶進(jìn)行真空抽濾去除顆粒，或者也可在HPLC上安裝在線過濾/脫氣裝置，微孔濾膜對(duì)流動(dòng)相過濾去除顆粒的同時(shí)還可以脫出分散其中的微小氣泡，減少基線波動(dòng)。
2.微孔濾膜在液體澄清/除菌/除支原體過濾中的應(yīng)用
在生化實(shí)驗(yàn)操作中，經(jīng)常需要對(duì)各種溶液進(jìn)行澄清處理。最常用的處理方式就是微孔膜過濾法。
對(duì)于高顆粒物含量或者粘度的溶液，為了減少濾材因堵塞而頻繁更換，可以選擇具有高納污量、低阻力的超細(xì)玻璃纖維紙進(jìn)行過濾，但需要注意的是下游可能會(huì)有纖維脫落。
對(duì)于尺寸較小的細(xì)微顆粒，則需要采用精度更高的微濾膜來實(shí)現(xiàn)去除。使用的過程中，應(yīng)依據(jù)溶液的特性（pH、極性、溶度參數(shù)、溫度等），選擇合適材質(zhì)的進(jìn)行過濾。
在經(jīng)高壓蒸汽滅菌、γ輻照或EO熏蒸等方式滅菌后微孔濾膜及濾器可被用于溶液的除菌過濾，特別是一些含有溫敏性物質(zhì)而無法采用高溫蒸汽滅菌的溶液。因而這種除菌方式又被稱為“冷除菌”。
生化實(shí)驗(yàn)中常見的培養(yǎng)基、緩沖液、血清、蛋白溶液等都可以采用微孔濾器進(jìn)行除菌。能夠通過10^7 CFU/cm2缺陷短波單胞菌挑戰(zhàn)水平測試的微孔過濾器被認(rèn)定為是“除菌級(jí)”，其孔徑等級(jí)被定義為0.22μm或0.2μm。從外0.1μm孔徑等級(jí)的微孔濾膜被認(rèn)為是可以在一定程度上除支原體。
微孔過濾膜的材質(zhì)
主要有：尼龍66（Nylon66）、尼龍6（Nylon6）、聚醚砜（PES）、混合纖維素（MCE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）。
▲尼龍膜(Nylon)
特點(diǎn)：耐溫性能良好，可耐121℃飽和蒸汽熱壓消毒30min，最高工作溫度60℃，化學(xué)穩(wěn)定良好，能耐受稀酸、稀堿、醇類、酯類、油類、碳?xì)浠衔?、鹵代烴及有機(jī)氧化物等多種有機(jī)和無機(jī)化合物。
用途：電子、微電子、半導(dǎo)體工業(yè)水過濾、組織培養(yǎng)基過濾。藥液過濾、飲料過濾、高純化學(xué)制品過濾。水溶液和有機(jī)流動(dòng)相的過濾的過濾。
▲聚偏氟乙烯膜(PVDF)
特點(diǎn)：膜機(jī)械強(qiáng)度高、抗張強(qiáng)度高，具有良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，蛋白吸附率低;具有較強(qiáng)的負(fù)靜電性及疏水性；具有疏水和親水兩種形式。但不能耐受丙酮，DMSO，THF，DMF，二氯甲烷，氯fang等。
用途：疏水性聚偏氟乙烯膜主要應(yīng)用于氣體及蒸汽過濾、高溫液體的過濾；
親水性聚偏氟乙烯膜主要應(yīng)用于組織培養(yǎng)基、添加劑等除菌過濾溶劑和化學(xué)原料的凈化過濾，試劑的無菌處理，高溫液體的過濾等。
▲混合纖維素酯(MCE)
特點(diǎn)：孔徑比較均勻，孔隙率高，無介質(zhì)脫落，質(zhì)地薄，阻力小，濾速快，吸附極小，使用價(jià)格成本低，但不耐有機(jī)溶液和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液。
用途：醫(yī)藥工業(yè)需熱壓滅菌的水針劑，大輸液濾除微粒。
對(duì)熱敏性藥物(胰島素ATP、輔酶A等生化制劑)的除菌，用0.45微米的濾膜(或0.2)
溶液中微粒及油類不溶物的分析測定，及水質(zhì)污染指數(shù)測定。
▲聚丙烯(PPM)
特點(diǎn)：無任何粘接劑，化學(xué)性能穩(wěn)定，柔韌，不易破損，耐高溫，能經(jīng)受高壓滅菌。毒無味，耐酸堿。
用途：適用于制作各種粗、精濾器，折疊式濾芯。適用于飲料、醫(yī)藥等行業(yè)的板框壓濾機(jī)濾膜。適用于反滲透膜，超濾膜的支撐及預(yù)處理。
聚丙烯膜無毒性，可在醫(yī)藥、化工、食品、飲料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用;具疏水性，對(duì)氣體過濾尤佳。
▲聚醚砜(PES)
特點(diǎn)：醚砜材質(zhì)的微孔濾膜，屬于親水性濾膜，具有高流率、低溶出物、良好的強(qiáng)度的特點(diǎn)，不吸附蛋白和提取物，對(duì)樣品五污染。
用途：低蛋白質(zhì)吸附及高藥物相容性，專為生化、檢驗(yàn)、制藥以及除菌過濾裝置而設(shè)計(jì)。
▲聚四氟乙烯(PTFE)
特點(diǎn)：廣泛的化學(xué)兼容性，能耐受DMSO，THF，DMF，二氯甲烷，氯fang等強(qiáng)溶劑。
應(yīng)用：所有有機(jī)溶液的過濾，特別是其它濾膜不能耐受的強(qiáng)溶劑的過濾。
微孔濾膜的選擇
根據(jù)上述不同材質(zhì)微孔濾膜的特點(diǎn)和應(yīng)用，即可確定選用哪種合適的材質(zhì)。
此外，還需要根據(jù)處理的樣品顆粒大小，選擇合適的孔徑：對(duì)于使用3μm或更大粒徑填料的色譜柱系統(tǒng)，可采用0.45um的濾膜；對(duì)于使小于3μm填料的色譜系統(tǒng)，或涉及微生物生長的色譜系統(tǒng)，推薦使用0.22μm的濾膜。對(duì)于難處理的混濁溶液，可以使用1-5μm的濾膜進(jìn)行預(yù)過濾，然后再用相應(yīng)的濾膜進(jìn)行續(xù)濾。
來源：“萊伯帕茲LabParts”公眾號(hào)，作者-LabParts 。
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