知识分享！实验室滤膜的特性及应用

生物科研实验室

一、膜过滤的基本机理微孔滤膜的工作机制依托于膜过滤原理，即当液体或气体在压差驱动下穿透半透膜时，滤膜会拦截直径超出其孔隙的颗粒或分子，形成滤饼或吸附层，而直径小于滤膜孔隙的颗粒或分子则穿透滤膜，达到分离效果。
膜过滤的过滤机理主要分为三种：机械拦截、吸附拦截和架桥拦截。
机械拦截：这是最直接的过滤方式，颗粒物因大于滤膜孔隙而被拦截。
吸附拦截：这是颗粒物与滤膜表面相互作用而被截留的现象，即便颗粒物尺寸小于滤膜孔隙。
架桥拦截：这是指多个颗粒物形成的颗粒链堵塞了滤膜孔隙，即便单个颗粒物尺寸小于滤膜孔隙。
二、滤膜类别膜过滤的分类依据滤膜孔隙尺寸，可分为粗滤、微滤、超滤、纳滤与反渗透。
粗滤（Macrofiltration）滤膜的孔隙通常超过10μm，主要用于清除液体中的大颗粒杂质，如沉淀、悬浮物、大型生物颗粒（例如细菌和藻类）等。
微滤（Microfiltration）微滤膜的孔隙一般在0.1-10μm范围内，主要用于去除微生物和大颗粒物质，如支原体、酵母菌等。
超滤（Ultrafiltration）超滤膜的孔隙在0.01-0.1μm之间，主要用于清除大分子蛋白质和聚合物。
纳滤（Nanofiltration）纳滤膜的孔隙在0.001-0.01μm范围内，主要用于去除小分子有机物和离子。
反渗透（Reverse Osmosis）反渗透膜的孔隙小于1nm，主要用于清除溶液中的几乎所有溶质。
滤膜孔隙选择：需考虑材质、孔隙尺寸、处理量、耐用程度、费用等因素。
0.1μm：能清除样本中的支原体。
0.2μm：可去除99.99%的细菌微生物，满足GMP或药典的除菌标准，还能清除样本、流动相中的极细微颗粒。
0.45μm：能滤除大多数细菌微生物，适用于常规样本、流动相的过滤，满足一般色谱需求。
0.8μm及以上：可用于过滤较大颗粒的杂质或难以处理、浑浊样本的预处理，预处理后再选用相应滤膜进行过滤。
三、亲水性滤膜类型
1、硝酸纤维素滤膜（NC Nitrocellulose membrane）具备亲水性、耐弱酸、高蛋白结合力。适用于微生物检测与捕获、微量元素分析、医学研究及诊断方面的生物工程、生化分析等。
2、聚醚砜滤膜（PES Polyethersulfone）具有亲水性、高流速、高通量、低蛋白吸附、低溶出物、耐高压灭菌等特性。适用于蛋白质和酶的过滤与灭菌、生物液的过滤与灭菌、制药灭菌、环境用水研究等。
3、醋酸纤维素滤膜（CA Cellulose acetate）具备亲水性、低吸附力、低非特异性结合力、热稳定性等特性。在蛋白质和酶过滤、样本前处理过滤中广泛应用。
4、混合纤维素酯滤膜（MCE Mixed Cellulose Esters）具有亲水性、高流速，由硝酸纤维素和醋酸纤维素混合制成。适用于微生物和颗粒分析、无菌测试等。
四、通用材质滤膜类型
1、聚偏二氟乙烯滤膜（PVDF polyvinylidene difluoride）具有疏水性、高灵敏度、高机械强度、低蛋白吸附、良好的耐热性及化学稳定性。适用于气体及蒸汽过滤、高温液体过滤、溶剂和化学原料的净化过滤、油类中不溶物的净化、化学物质的分离与提纯等。
2、聚四氟乙烯滤膜（PTFE Polytetrafluoroethylene）具有疏水性、广泛的化学兼容性、良好的耐温性、抗强酸强碱、化学腐蚀性较强的溶剂及氧化剂。适用于化工、医药、食品、能源等领域，几乎能过滤所有有机溶液；还适用于强酸和强碱的过滤、高温液体的过滤、特殊化学试剂的过滤、气体的澄清过滤等。
五、有机材质滤膜类型
尼龙滤膜（NY Nylon）具有亲水性、良好的耐温性能、高强度、良好的化学稳定性、耐稀酸稀碱等特性。适用于样本的除菌、过滤；工业水的过滤等。
六、其他材质滤膜类型
1、聚丙烯滤膜（PP polypropylene）具有耐酸碱、耐磨损、耐冲击、微孔分布均匀、过滤面积大、透水性好等特性。在药品、饮料、日常用水、废水、空气过滤等方面得到广泛应用。
2、聚碳酸酯核径迹蚀刻滤膜（PCTE Polycarbonate）具有亲水性、良好的化学稳定性、热稳定性、绝对孔隙、半透明状薄膜、低蛋白吸附、低萃取等特性。适用于一般过滤；早期癌症筛查；血液学检测；药品、食品、饮料、酿酒等方面的过滤、除菌；细胞代谢、细胞迁移、细胞共培养的研究等。
3、聚酯核径迹蚀刻滤膜（PETE Polyethylene Terephthalate）具有亲水性、良好的化学稳定性、热稳定性、绝对孔隙、半透明状薄膜、低蛋白吸附、低萃取等特性，与PCTE相比抗溶剂性更佳，更适用于过滤腐蚀性液体。适用于一般过滤；血液学检测；药品、食品、饮料、酿酒等方面的过滤、除菌；腐蚀性样本的过滤等。
七、滤膜的选择要点
滤膜材质：滤膜的材质是选择的关键因素之一，不同材质具有不同的化学稳定性、热稳定性和机械强度。
孔隙尺寸：选择合适的孔隙尺寸至关重要，这取决于需过滤物质的大小。
流量与压力：滤膜的流量和压力是决定滤膜性能的关键参数。高流量、低压力的滤膜通常更适宜大规模的工业应用。
抗污染性：滤膜的抗污染性是决定滤膜使用寿命的关键因素。若需处理的液体中含有大量悬浮物或颗粒物，可能需选择具有高抗污染性的滤膜。
相容性：滤膜需与过滤系统的其他组件（例如泵、管道等）相容，以确保整个系统的效率和稳定性。
费用：滤膜的价格也是需考虑的因素。在满足应用需求的前提下，应尽量选用性价比高的滤膜。