超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。
以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位溶器內(nèi)充填密度高,占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。
在超濾過程中,水深液在壓力推動(dòng)下,流經(jīng)膜表面,小于膜孔的深劑(水)及小分子溶質(zhì)透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留,隨水流排出,成為深縮液。超濾過程為動(dòng)態(tài)過濾,分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡,且通過清洗可以恢復(fù)。
超濾起源于是1748年,Schmidt用棉花膠膜或璐膜分濾溶液,當(dāng)施加一定壓力時(shí),溶液(水)透過膜,而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來,其過濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過濾紙,于是他提出超濾一語,1896年,Martin制出了第yi張人工超濾膜,其20世紀(jì)60年代,分子量級(jí)概念的提出,是現(xiàn)代超濾的開始,70年代和80年代是高速發(fā)展期,90年代以后開始趨于成熟。我國對該項(xiàng)技術(shù)研究較晚,70年代尚處于研究期限,80年代末,才進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用階段。
超濾設(shè)備原理
超濾是一種加壓膜分離技術(shù),即在一定的壓力下,使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。
超濾設(shè)備分類
超濾根據(jù)所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同,可分為微孔過濾、超濾。微孔過濾所用的操作壓通常小于4×10^4 Pa,膜的平均孔徑為500?!?4微米,用于分離較大的微粒、細(xì)菌和污染物等。超濾所用操作壓為4×10^4 Pa~7×10^5 Pa,膜的平均孔徑為10-100埃,用于分離大分子溶質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)&缺點(diǎn)
超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學(xué)試劑,尤其是超濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和,與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中,超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。對于蛋白質(zhì)溶液,一般只能得到10~50%的濃度。
超濾膜
超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格,可根據(jù)工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即現(xiàn)在常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產(chǎn)了一些各向異性的不對稱超濾膜,其中一種各向異性擴(kuò)散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"(厚約0.1mm~1.0mm),和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性,而海綿層增加了機(jī)械強(qiáng)度。由于皮膚層非常薄,因此高效、通透性好、流量大,且不易被溶質(zhì)阻塞而導(dǎo)致流速下降。