1切向流过滤原理
超滤系统原理
超滤系统原理
1.超滤概念
超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也称切向流超滤,能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。
超滤膜的运行压力一般1-7bar。
2超滤基本原理
2.1切向流概述
在分离中通常有两种类型的过滤：垂直过滤(NFF)和切向流过滤(TFF)。
在垂直过滤中，所有的流体直接通过滤膜，被截留的物质堆积膜表面。
由于这些物质的堆积，通过滤膜的流量迅速下降直至完全停止;在切向流过滤中，流体如下图所示十字地流过滤膜。
2.2基本原理
超滤是一个错流合切向流的过程，待过滤的液体沿膜表面流动，在过滤膜上形成流体剪切，使得污染物较难在膜表面形成。
以现在超滤系统为例，要过滤的样品经泵加压后输入膜组件中，由于膜内外的压力差，一部分液体渗过滤膜进入较小的孔即透过液，而样品中的病毒等较大分子（或大分子）则截留进入较大孔即回流液。
下图是超滤膜过滤的示意图。
PALL 过滤膜预组装好的,并通过膜和隔离层粘接和固定在一起,膜堆
中每个膜片被固定于分离网之间,因此膜堆里每个膜层是平行的,这种盒式膜堆在较小的容积内能提供很大的膜表面积,流体被泵入超滤 系统的进液口,流入底部导流板进入膜堆的大孔孔中,流体切向地通过膜,没有通过膜的部分流入膜另一侧的大孔中,流出回流口.透过膜的流体(透过液)流进底部导流板的小孔孔中,最后流出透过液口.如下图所示，未能找到到实际使用的图片，实际使用的稍有差别。
滤液 入口
浓缩液
膜 泵
回流。
切向流 关键工艺参数
切向流工艺的关键工艺参数包括：
1.切向流流量：它是由液流流经膜表面而产生的对膜表面的冲刷作用，影响过滤效率。
2.跨膜压（TMP）：即切向流压力，是膜的推动力，是切向流过滤得关键参数，它代表沿流道两侧的平均压差。
3.切向流速：它是单位时间内流过单位面积的流体量，是影响切向流过滤效率的重要因素。
4.温度：温度会影响流体的粘度、密度等物理性质，进而影响切向流的流动特性。
5.料液性质：料液的浓度、粘度、pH、电导、分子稳定性等都会对切向流工艺产生影响。
此外，料液的入口压力和回流压力也是影响切向流工艺的关键参数。
当压力差确定时，切向流量和切向流速恒定，并且跨膜压力控制液体过滤的速度。
因此，必须控制入口压力和回流压力。
请注意，以上只是部分关键参数，实际生产中可能还有其他因素需要综合考虑。
如果需要更详细的信息，建议查阅切向流工艺相关的学术文献或咨询该领域的专家。
切向流过滤原理
默克密理博 生物制药工艺部主要内容过滤的分类 过滤的操作方式 切向流（TFF）过滤的基本概念过滤的分类 膜分离过程微滤超滤 反渗透/纳滤滤膜孔径分布反渗透 纳滤 超滤 微滤0.001 kD - 0.5 kD 0.00005 - 0.001 um0.1 kD - 2.0 kD 1 kD – 1 000 kD 0.001 - 0.10 um 0.1 - 0.65 µm区分谱图过滤方式普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“死过滤”流向是垂直于过滤介质的 所有的液体全部透过过滤介质 颗粒被截留在过滤膜内部或表面切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤 流向是切向(平行)于过滤膜表面的一小部分液体透过过滤介质截留的颗粒从膜的表面被”扫除””普通过滤(死端过滤)液体流向膜表面过滤方式普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“死过滤”切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤流向是垂直于过滤介质的流向是切向(平行)于过滤膜表面的所有的液体全部透过过滤介质一小部分液体透过过滤介质颗粒被截留在过滤膜内部或表面截留的颗粒从膜的表面被”扫除””切向流过滤(错流过滤) 透过流速溶液浓度 Cb切向流速膜表面浓度 Cw膜表面切向流过滤(TFF)料液浓度 Cb 料液切向流膜表面浓度 Cw透过液膜表面透过液膜表面[ ] permeate = [ ] retentate= 100 -VdfVdf(P R)) Permeate。
切向流过滤原理
切向流原理
press
普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。 普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。
切向流原理
press
普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。 普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。
切向流原理
press
普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。 普通过滤：随着浓缩的进行，膜表面的大分子逐渐增多。
• 1、压力过滤分类 压力过滤分类 • 2、切向流原理 切向流原理 • 3、切向流步骤 切向流步骤
谢 谢 大 家！
压力过滤分类
1、微滤(micro-filtration, MF) 2、超滤(untra-filtration, UF) 3、反渗透(reverse osmosis, RO)
压力过滤分类
微滤(micro-filtration) 微滤
超滤(untra-filtration) 超滤
反渗透(reverse osmosis) 反渗透
切向流原理
2012 年 03 月07 日
切向流原理-主要内容 切向流原理 主要内容
• 1、压力过滤分类 压力过滤分类 • 2、切向流原理 切向流原理 • 3、切向流步骤 切向流步骤
压力过滤分类
定义：指以压力为推动力， 定义：指以压力为推动力， 依靠膜的选择性， 依靠膜的选择性，将液体 中的组分进行分离的方法 。膜过滤法的核心是膜本 膜必须是半透膜， 身，膜必须是半透膜，即 能透过一种物质, 能透过一种物质,而阻碍另 一种物质。 一种物质。
切向流步骤-置换缓冲溶液 切向流步骤 置换缓冲溶液
置换缓冲溶液： 溶剂逐渐被置换。 置换缓冲溶液：随着实验的进行 溶剂逐渐被置换。
切向流过滤在制药工艺中的应用
层流和湍流
透过液
透过液
层流层
层流
湍流层
层流层 透过液 透过液
层流过滤
湍流过滤
浓差极化模型
进料
回流液
凝胶层
滤过液
由于膜对溶质的截留，使得越接近膜界面的区域浓度越高。
切向流过滤装置
循环
浓缩液
LC 料液罐 P2
P1
P3
泵
过滤器
透过液
主要内容
• 切向流过滤原理 • 切向流过滤的应用
• 切向流过滤膜的选型
1. 对已知分子量蛋白marker的截留率
切向流过滤膜的截留率
（Rejection Coefficient）
2. 对特定dextran 标准物质 的截留率 通过凝胶渗透色谱（GPC）检 测Dextran分子量和含量，判 断超滤膜的截留率
切向流过滤膜的截留率
（Rejection Coefficient）
长期保存
20%乙醇 0.05~0.1N NaOH 膜包清洗循环冲洗系统5min后，拆下膜包，用上述溶剂浸泡
主要内容
• 切向流过滤原理 • 切向流过滤的应用
• 切向流过滤膜的选型
• 膜包的使用方法和清洗
• 切向流过滤工艺优化
• 应用举例
切向流过滤工艺优化
切向流过滤工艺影响因素
料液性质 操作参数 滤膜性能 操作设备
300 kDa
500 kDa 1000 kDa
切向流膜包
材质选择——蛋白吸附 不同膜材质蛋白吸附性能比较 （以IgG 为例）
膜材 IgG吸附量（ug/cm2）
PESU
（ 聚醚砜）
4.7 2.7
Cellulosetriacetate
过滤原理以及过滤介质分析
过滤原理以及过滤介质分析一、过滤原理(一)基本概念过滤是利用某种多孔介质对悬浮液进行分离的操作。
工作时，在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道流出，固体颗粒被截留，从而实现分离。
一般将待过滤的悬浮液称为滤浆；所采用的多孔介质称为过滤介质；通过介质孔道的液体称为滤液；被截留的固体物称为滤饼或滤渣。
过滤操作的推动力是过滤介质上下游两侧的压力差，产生压力差的方法有以下几种：①利用滤浆自身的压头；②在滤浆表面加压；③在过滤介质的下游一侧抽真空；④利用惯性离心力。
过滤操作根据作用原理可分为两类：①筛析过滤过滤介质的孔目数小于固体颗的直径，依靠筛析作用将固体颗粒从悬浮液中除去。
筛析过滤在过滤初期细小颗粒流出，滤液比较混浊。
随着饼层的形成和加厚，滤液逐渐变清。
由于筛孔逐渐受堵，过滤速度呈降低趋势。
过滤过程当滤饼层形成，筛析作用便由饼层产生，过滤介质失去筛析作用，只起支撑饼层的作用，称饼层过滤。
②吸附过滤(深床过滤)：过滤介质的网孔目数大于固体颗粒的直径，固体颗粒进入过滤介质孔道后被介质表面所吸附。
实际生产中，筛析和吸附同时作用，吸附过滤介质截留较大颗粒；筛析过滤介质饼层可以吸附较小颗粒。
二、过滤介质和助滤剂1.过滤介质?过滤介质的主要作用是支撑滤饼，须具有多孔结构，足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性。
常用的过滤介质有以下类型：①织物介质，如工业滤布，金属丝网等；②粒状介质，如珍珠岩粉，纤维素，硅藻土等；③固体纸板，如脱色木质纸板，合成纤维板等；④过滤膜，由纤维素和其它聚合物构成。
粒状介质是作为助滤剂预涂于织物介质表面使用，用于粗滤；固体纸板介质多用于半精滤及精滤；过滤膜介质用于精滤及超精滤。
2，助滤剂将某些坚硬的粒状物预涂于过滤介质表面或添加于滤浆中，以形成较为坚硬而松散的滤饼，使滤液能够顺利通过，这种粒状物称为助滤剂。
对助滤剂的要求：助滤剂是一种坚硬，疏松结构的粉状或纤维状的固体，能形助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合适，不含可溶于滤液的物质。
超滤系统原理
超滤系统原理
1.超滤概念
超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也称切向流超滤,能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。
超滤膜的运行压力一般1-7bar。
2超滤基本原理
2.1切向流概述
在分离中通常有两种类型的过滤：垂直过滤(NFF)和切向流过滤(TFF)。
在垂直过滤中，所有的流体直接通过滤膜，被截留的物质堆积膜表面。
由于这些物质的堆积，通过滤膜的流量迅速下降直至完全停止;在切向流过滤中，流体如下图所示十字地流过滤膜。
2.2基本原理
超滤是一个错流合切向流的过程，待过滤的液体沿膜表面流动，在过滤膜上形成流体剪切，使得污染物较难在膜表面形成。
以现在超滤系统为例，要过滤的样品经泵加压后输入膜组件中，由于膜内外的压力差，一部分液体渗过滤膜进入较小的孔即透过液，而样品中的病毒等较大分子（或大分子）则截留进入较大孔即回流液。
下图是超滤膜过滤的示意图。
PALL 过滤膜预组装好的,并通过膜和隔离层粘接和固定在一起,膜堆
中每个膜片被固定于分离网之间,因此膜堆里每个膜层是平行的,这种盒式膜堆在较小的容积内能提供很大的膜表面积,流体被泵入超滤 系统的进液口,流入底部导流板进入膜堆的大孔孔中,流体切向地通过膜,没有通过膜的部分流入膜另一侧的大孔中,流出回流口.透过膜的流体(透过液)流进底部导流板的小孔孔中,最后流出透过液口.如下图所示，未能找到到实际使用的图片，实际使用的稍有差别。
滤液 入口
浓缩液
膜 泵
回流。
切向流过滤工艺的优化
切向流过滤工艺的优化王斌(密理博中国bin_wang@)切向流过滤（Tangential Flow Filtration ，简称TFF ）是制药工艺中已经被广泛采用的一种过滤操作方式，它的应用包括澄清过滤、产物浓缩、除热原、除小分子杂质、脱盐和缓冲液置换等等。
切向流过滤的概念是相对于常规过滤（Normal Flow Filtration ，简称NFF）而言的，如下图1 所示：图1 常规过滤与切向流过滤示意图常规过滤是指在压力的作用下，液体直接穿过滤膜进入下游，而大的颗粒或分子则被截留在膜的上游或内部，小的颗粒或分子透过膜进入下游。
在这种操作方式下，液体的流动方向是垂直于膜表面进入下游的，所以也有人称之为“死端过滤”（Dead End Filtration）。
常规过滤的应用包括澄清过滤、除菌过滤和除病毒过滤等等，不是本文讨论的重点。
而切向流过滤则是指液体的流动方向是平行于膜表面的，在压力的作用下只有一部分的液体穿过滤膜进入下游，这种操作方式也有人称之为“错流过滤”（Cross Flow Filtration）。
由于切向流在过滤过程中对膜包的表面进行不停的“冲刷”，所以在这种操作模式下有效的缓解了大的颗粒和分子在膜上的堆积，这就使得这种操作模式在很多应用中具有独特的优势。
从滤膜的截留孔径进行分类，可以将过滤分为澄清过滤、微滤、超滤和反渗透等等。
下图2 粗略的标明了不同级别的滤膜和截留图谱。
图2. 滤膜截留图谱相应的，将不同孔径的滤膜采用切向流的操作方式进行过滤，即可称之为切向流微滤、切向流超滤等等。
下图3 为典型切向流过滤系统的示意图，通常包括泵、膜包和夹具、贮罐、连接管件以及阀门和压力表等。
本文将对切向流过滤工艺的优化思路进行介绍。
图3. 典型切向流过滤系统示意图一个切向流过滤的生产工艺由许多参数决定，其中关键的工艺参数有：切向流流量、跨膜压（TMP）、透出液控制、膜面积、透析条件等。
这些参数既相互影响又相互制约，要同时达到提高生产效率和节约成本的目的，就必须首先对这些参数进行优化。
切向流超滤
TFF的应用
切向流过滤通常用于浓缩或收集透过膜 的物质： 1、小于膜孔的物质能通过膜，并且可 能被除热原，或从大分子溶液中分离出 来。 2、大于膜孔的物质被截留且被浓缩， 并与小分子物质分开。
切向流（TFF）过滤系统模型
浓缩：随着浓缩的进行，溶液体积不断缩小。
浓缩：随着浓缩的进行，溶液体积不断缩小。
完整性测试
膜堆完整性检测应在新膜首次安装使用 前进行，合格后方可使用 在对膜堆进行完整性检测之前，系统应 该经过充分的清洗和冲洗，残留的清洁 剂会对结果有很大影响
操作步骤
首先确定系统已经清洗好，并且膜已经完全湿透。膜的 润湿可以在TMP为2.4bar的条件下，用水循环五分钟 将系统内的水排空 把经过过滤的并且压力可调节的气源接到膜堆的进口或 回流口，最好选择位置比较高那一个口 把没有接气源的进口或回流口用阀门或其他方法封闭 透过液口是开放的 慢慢的加压到指定的气压，然后稳定五分钟让残留的水 排出 测量并记录气压、温度和从透过口出来的气体流量。气 体流量可用气体流量计测量或如图示测量一定时间内在 倒置的灌满水的量筒中有多少体积水被排走 比较测量的流量与表格中的指标，如果测量值大于指标， 为异常
切向流超滤
压力过滤
定义：指以压力为推动力， 依靠膜的选择性，将液体 中的组分进行分离的方法。 膜过滤法的核心是膜本身，
膜必须是半透膜，即能透
过一种物质,而阻碍另一种 物质。
过滤分类
1、微滤(micro-filtration, MF) 2、超滤(untra-filtration, UF) 3、反渗透(reverse osmosisWater Permeability ：
颇尔切向流超滤系统手册
颇尔切向流超滤系统手册实验室小试、中式规模颇尔公司提供业界领先的切向流过滤(TFF)技术，以满足日益增加的生物技术和生物工艺过程中的多样性需求并应对各种挑战。
这些产品的设计目的是在保证过滤效果一致以及获得最高过滤量的前提下，简化处理过程并使处理过程呈流水线化。
切向流超滤（TFF）能快捷、高效地进行生物分子的分离与纯化处理；可用于低至10毫升、高达数千升样品溶液的浓缩和脱盐处理；也可以用于不同大小生物分子的分离、细胞悬液收集、以及发酵液和细胞裂解液的澄清。
易于装配，操作简单-用管路和少许管路配件，简单地连接切向流超滤装置、泵以及压力表，向储槽中加入样品，即可开始工作。
快捷高效-对比透析，装配更轻松，处理速度快；对比离心浓缩装置或搅拌式超滤装置，可在更短的时间内获得更高浓度。
仅需在同一系统中执行两步操作-在同一系统中完成样品的浓缩和渗滤处理，节约时间并避免损失产物。
工艺和缩放-由于结构材料与平板式超滤器流体通路，实验室规模下的条件可以应用于生产规模的应用中。
处理低至10mL、或高达千升体积的样品，均可提供对应的切向流超滤装置。
成本低廉-切向流超滤装置与平板式超滤器经清洗后可再次使用，也可在单次应用后废弃。
可执行简单的完整性测试，检验滤膜和密封的完整性。
切向流超滤概论为什么要使用切向流超滤切向流（也称为“错流”）超滤中，泵推动流体通过滤膜表面，冲刷去除其上截留的分子，从而使滤膜表面的积垢程度降至最低。
在渗余物流体中产生紧靠滤膜的压力，使溶质和小分子通过滤膜。
如此方能完成过滤。
利用细分筛网分离沙子与鹅卵石的模拟实验，有助于理解切向流超滤的机理：筛网眼象征滤膜上的孔隙，而沙子与鹅卵石象征待分离的分子，在直流过滤中，沙子-鹅卵石混合物被迫向着筛网眼方向移动，随着一些较小的砂粒通过筛网眼落下，在筛网表面形成以个鹅卵石层，阻碍顶部砂粒向筛网方向移动并通过筛网眼（图1），在直流过滤中，增加压力，仅能对混合物施加压力，而无助于分离的促进；相比之下，在切向流超滤模式中，通过混合物的再循环防止限制层的形成，此再循环类似于：振动以去除阻塞筛网眼的鹅卵石，使得位于混合物顶部的砂粒落下并通过筛网眼。
单向切向流超滤膜包原理
单向切向流超滤膜包原理1.引言1.1 概述概述单向切向流超滤膜包原理是一种用于处理各种液体和气体的过滤技术，其基本原理是通过超滤膜包实现对物质的分离和筛选。
该技术具有高效、低成本、易操作等特点，在水处理、食品加工、制药等领域得到广泛应用。
本文将对单向切向流超滤膜包原理进行详细介绍。
首先，会对该技术的基本原理和工作原理进行阐述，说明超滤膜包是如何筛选和分离物质的。
其次，会探讨单向切向流的运动方式以及其在超滤膜包中的应用。
最后，会总结目前该技术的优点和不足，并展望其未来发展的前景。
通过本文的阅读，读者将对单向切向流超滤膜包原理有更深入的了解，能够更好地应用于实际生产中。
希望本文能够为相关领域的从业者提供参考和借鉴，促进该技术的进一步发展和应用。
1.2文章结构在这个部分，你可以详细说明文章的结构和内容安排。
以下是一个示例：文章结构本文将按照以下结构进行叙述：引言、正文和结论。
引言引言部分将概述单向切向流超滤膜包原理，并介绍本文的目的。
首先，我们将简要介绍超滤膜包技术的背景和意义。
接着，我们将概述单向切向流超滤膜包原理的基本概念和工作原理。
最后，我们将明确本文的目的，即通过对单向切向流超滤膜包原理的深入探讨，提高读者对该技术的理解和运用。
正文正文将分为两个要点来介绍单向切向流超滤膜包原理。
第一个要点将探究单向切向流超滤膜包原理的基本原理和构成要素。
我们将详细讨论超滤膜包的结构以及关键组件的作用，例如滤袋、规流板等。
此外，我们还将介绍单向切向流超滤膜包在不同工况下的应用实例，并对其工作原理进行深入解析。
第二个要点将重点探讨单向切向流超滤膜包原理的工作过程和性能优势。
我们将详细介绍超滤膜包对液体中杂质的过滤和分离原理，并分析其与传统过滤技术的比较。
同时，我们将阐述单向切向流超滤膜包在能耗、处理效率和废液排放等方面的优势，以及其在水处理、食品加工和生物医药等领域的应用前景。
结论结论部分将对本文进行总结，简要回顾单向切向流超滤膜包原理的重要要点和优势。
切向流过滤名词解释
切向流过滤名词解释
嘿，朋友！今天咱来聊聊切向流过滤。
你知道吗，切向流过滤就像是一场神奇的分离魔法！
比如说，咱想象一下，有一堆乱七八糟的东西混在一起，就像你桌上那堆文具、零食和杂物混一块儿似的。
而切向流过滤呢，就像是有一双神奇的手，能把你想要的东西精准地挑出来，把其他不要的留在一边。
切向流过滤可不是随随便便就能完成的哦！它有自己独特的方式。
它利用一种特殊的流动方式，让液体沿着过滤膜的表面快速流动，就好像河水在河道里奔腾一样。
在这个过程中，那些需要被分离的物质就会被巧妙地截留或者透过过滤膜。
咱再打个比方，这就好比你在操场上跑步，你沿着跑道跑，而跑道旁边有一些障碍物，你能顺利地绕过去或者跨过去，而那些障碍物就被留在了原地。
切向流过滤就是这么厉害！
在很多领域都能看到切向流过滤的身影呢！像生物制药领域，它能帮助分离出那些珍贵的药物成分，就像在一堆沙子里找出金子一样。
在食品工业中，也能用来分离出纯净的食品原料。
“哎呀，这切向流过滤可真是太神奇了！”你是不是也这么觉得呢？它就像是一个默默无闻的英雄，在背后为我们的生活和各种产业做出巨大的贡献。
我觉得切向流过滤真的是一项非常了不起的技术，它让很多复杂的分离工作变得简单高效，给我们的生活带来了诸多便利。
我们真应该好好感谢它呀！。
切向流超滤膜包原理
切向流超滤膜包原理
切向流超滤膜包是一种新型的膜分离技术，它采用了切向流技术和超滤膜包技术相结合的方式，能够有效地实现对水中微小颗粒和有机物的去除，是一种非常有效的水处理技术。
切向流超滤膜包的原理是利用超滤膜包的过滤作用，将水中的杂质和有机物分离出来，同时通过切向流技术，使水在膜包内部形成旋转流动，从而增加了水与膜的接触面积，提高了过滤效率。
此外，切向流技术还能够有效地防止膜的堵塞和污染，延长膜的使用寿命。
切向流超滤膜包的结构比较简单，通常由膜包、进水管、出水管和切向流装置组成。
进水管将水引入膜包内部，经过膜包的过滤作用后，清洁的水通过出水管排出。
切向流装置则通过旋转流动的方式，增加了水与膜的接触面积，提高了过滤效率。
切向流超滤膜包的应用范围非常广泛，可以用于饮用水、工业水、污水处理等领域。
在饮用水处理方面，切向流超滤膜包可以有效地去除水中的微生物、有机物和重金属等有害物质，提高水的质量。
在工业水处理方面，切向流超滤膜包可以用于电子、化工、制药等行业的水处理，有效地去除水中的微粒和有机物，保证生产过程的稳定性。
在污水处理方面，切向流超滤膜包可以用于城市污水处理厂和工业废水
处理厂，实现对污水的高效处理和回收利用。
总之，切向流超滤膜包是一种非常有效的水处理技术，具有过滤效率高、膜的使用寿命长、防止膜的堵塞和污染等优点，可以广泛应用于饮用水、工业水、污水处理等领域，为人们提供更加清洁、安全的用水环境。
过滤基本知识
细胞
8 um/5 um/3 um
1 um/0.8 um/0.65 um
酵母 霉菌
0.45 um/0.2 um
细菌
0.1 um
类菌质体
蛋白
300 KD 100 KD
脂质体
热原 多肽
30
KD 10
KD 5
KD
病毒 超滤
过滤介质的孔径---以µm标称过滤等级区分
人类头发的直径约为 75 µm 人类肉眼可见的颗粒直径约为40 µm.
径，只是一个指定的号码，并不表示膜孔的实际尺寸（直径），如一个厂 家的0.1um，可能相当于另一个厂家的0.2/0.22um，标识的孔径实际上更像 一个产品编号。
过滤精度单位是um，通常在过滤领域，我们使用公称精度（Normial）和绝对 精度（Absolute）两种。
如何确定过滤器的性能呢？
依据绝对精度或公称精度
滤堆形式过滤系统的实际操作
❖ 操作程序 金属部件的合格检查（见图）
国家精品课程网上资源的可用性研究/***
滤堆形式过滤介质的安装和使用事项
1、剪开叠式滤芯带密封圈一端的包装并检查密封是否完好. 2、将叠式滤芯插入滤壳底盘并确认密封圈是否压紧. 3、这时再叠式滤芯上的包装袋取下.假如使用多芯滤壳,再
• 分子纯化：脱盐、脱醇、去除小分子物质
• 浓缩
过滤的形式---死端过滤示意图
死端过滤方向与 滤液流动方向相同
死端过滤（或带搅动装置） 应用领域： 1、微滤 •澄清&预过滤 •除菌过滤 •菌落计数
2、超滤 •超滤离心管（小剂量 100ul ～ 70ml) •空气压滤型超滤器(低于 250ml) •搅动室 (Millipore-Amicon 8000系列小于 400ml; 最大 处理量为 2000ml)
1切向流过滤原理
1切向流过滤原理切向流过滤原理是一种在流动系统中用于精细过滤微粒的技术。
它利用流体的流动和微粒的分散性质，将微粒排除在流体流过特定的过滤介质时。
本文将详细介绍切向流过滤原理的机制和应用。
切向流过滤原理基于流体流动时的牛顿第一定律，即物体在不受外力作用时，保持匀速直线运动或保持静止的状态。
当流体经过精细过滤介质时，流经微孔的速度会减小，从而减小了流体的惯性。
由于微粒的质量比流体大，所以微粒会保持它们的原始速度，以及取向和位置，继续前进，穿过过滤介质。
在切向流过滤中，流体通过一个慢速旋转的细长管道，过滤介质位于管道内部的壁面上。
根据微粒的运动原理和过滤介质的作用，可以将流体微粒的过滤过程分为三个阶段：捕获、传递和排出。
首先是捕获阶段。
在管道中的过滤介质上，微粒受到细长管道壁的惯性作用，沿着壁面的切向运动形成一个薄层。
随着流体的通过，微粒在薄层中的位置被固定，靠近管道壁面。
然后是传递阶段。
微粒沿着管道壁面的切向运动，逐渐向下游传递。
由于过滤介质的细小孔隙，微粒不能穿过这些孔隙，只能继续沿着壁面运动。
最后是排出阶段。
当微粒到达管道末端时，它们因为惯性的作用而冲出流体，并落入管道底部的收集器中。
通过定期清洗收集器，可以将积聚的微粒排出系统。
切向流过滤技术具有几个重要的优势。
首先，与传统的一般过滤器相比，切向流过滤器具有更高的过滤效率。
其次，切向流过滤器能够过滤比一般过滤器更小的微粒，达到更高的分离效果。
此外，切向流过滤器的排污时间可控，允许方便的维护和周期性清洗，从而实现连续过滤。
切向流过滤器的应用广泛。
在工业生产中，它常用于精细过滤液体，如溶剂、纯化溶液和废水。
它还可以用于液态材料的分离、分级和纯化过程。
例如，在制药工业中，切向流过滤器常用于对药物精制过程中的杂质去除，从而提高产品质量和纯度。
在食品加工中，切向流过滤器可以用于果汁、酒精和糖浆等液态食品的细菌、颗粒物和杂质的分离。
总之，切向流过滤是一种基于微粒惯性作用的高效、精细过滤技术。
切向流超滤系统
★9所有在仪器上操作的溶剂
以及溶质是否与主体材料有良 好的化学兼容性，比如说尽量 避免高浓度的氯离子或者碘离 子的使用等等。 ★10需特别注意接头（pp）、 开关的密封性问题。
工作模式的模拟
典型的TFF操作步骤
★11严格控制运行压力，密切关注压力的 变化，仪器运行过程中不能随便离开。进 口压力一般控制在30psi左右，上限不可超 过60psi。 ★12注重用后的维护，清洗／消毒工作必 须按照规定进行。 ★13每次试验开始和结束都必须做膜包的 完整性测试，只有当测量值小于或等于保 证书上之规格才能够使用或者保藏。
• ★4待过滤的产品溶液是什么?组成,性质,
稳定性
• ★5了解溶剂、溶质
– pH – 离子强度 – 粘性、浓度 – 操作温度
过滤膜材质的确定 ★6注意清洗/消毒化学物质的选择
★7膜的联粘/吸附性质、溶质与膜的相互作用
★8确认以上信息后再选择所用膜的材质。
TFF的分类
按照分离的精度一般可将其 分为：微滤,超滤,纳滤和反 渗透（RO）
微滤
能截留0.1-1
微米之间的颗粒。微 滤膜允许大分子和溶解性固体（无 机盐）等通过，但会截留住悬浮物， 细菌，及大分子量胶体等物质。微 滤膜的运行压力一般为0.7bar。
超滤
能截留0.002-0.1 微米之间的大分子 物质和杂质。微滤膜允许小分子物 质和溶解性固体（无机盐）等的通 过，同时将截留下胶体，蛋白质， 微生物和大分子有机物，用于表示 超滤膜孔径大小的切割分子量范围 一般在1,000-500,000 KD之间，超 滤膜的运行压力一般为1-7bar。
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切向流超滤膜包原理
切向流超滤膜包原理切向流超滤膜包（TFF）是一种用于分离混合物的膜技术，广泛应用于水处理、生物医药和食品工业等领域。
它通过膜孔的大小和形状来实现溶质和溶剂的分离，具有高效、经济、环保等优点。
切向流超滤膜包的原理是基于超滤膜的特性，超滤膜是一种具有特定孔径的薄膜，能够阻隔大分子物质的通过，而允许小分子物质和溶剂通过。
超滤膜包括多层膜，每一层膜都有不同的孔径大小，以实现不同分子大小的分离。
在切向流超滤膜包中，混合物通过膜包的入口进入，经过多层膜的过滤作用后，在膜包的出口处分离出溶质和溶剂。
具体过程如下：1. 进料：混合物通过膜包的入口进入，进料流量和压力可以根据需要进行调节。
2. 切向流：混合物在进料管道中形成切向流，即沿着膜包的表面流动，并与膜表面接触。
3. 过滤：在切向流的作用下，溶剂和小分子物质通过超滤膜的孔隙进入膜包内部，而大分子物质被截留在膜表面。
4. 分离：溶剂和小分子物质通过膜包内的通道流出，形成产物流，而截留在膜表面的大分子物质则被排除出系统。
切向流超滤膜包的分离效果主要取决于膜的孔径和形状，膜的孔径越小，其分离效果越好。
此外，进料流量和压力也会影响分离效果，过高的流量和压力可能导致膜的堵塞和破损。
切向流超滤膜包具有许多优点。
首先，它能够高效地分离混合物，去除悬浮物、杂质、有机物等，使溶剂更加纯净。
其次，切向流超滤膜包具有较高的通量和较低的能耗，能够满足工业生产的需求。
此外，切向流超滤膜包的结构紧凑，占用空间小，可以方便地进行组合和安装。
在水处理领域，切向流超滤膜包被广泛应用于海水淡化、污水处理、工业废水处理等领域。
在海水淡化中，切向流超滤膜包可以去除海水中的盐分和杂质，生产出符合饮用水标准的淡水。
在污水处理中，切向流超滤膜包可以去除污水中的有机物和微生物，使其达到排放标准。
在工业废水处理中，切向流超滤膜包可以回收废水中的溶剂和有用物质，实现资源的循环利用。
在生物医药领域，切向流超滤膜包被广泛应用于药物分离和纯化。
过滤基本原理
第二节过滤一过滤基本原理1．过滤过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
说明①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通过压力2①②③④3（1一侧，在过滤操作的开始阶段，会有部分小颗粒进入介质孔道内，并可能穿过孔道而不被截留，使滤液仍然是混浊的。
随着过程的进行，颗粒在介质上逐步堆积，形成了一个颗粒层，称为滤饼。
在滤饼形成之后，它便成为对其后的颗粒起主要截留作用的介质。
因此，不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，穿过滤饼的液体则变为澄清的液体。
（2）深层过滤：此时，颗粒尺寸比介质孔道的尺寸小得多，颗粒容易进入介质孔道。
但由于孔道弯曲细长，颗粒随流体在曲折孔道中流过时，在表面力和静电力的作用下附着在孔道壁上。
因此，深层过滤时并不在介质上形成滤饼，固体颗粒沉积于过滤介质的内部。
这种过滤适合于处理固体颗粒含量极少的悬浮液。
4．滤饼的可压缩性和助滤剂滤饼的可压缩性是指滤饼受压后空隙率明显减小的现象，它使过滤阻力在过滤压力提高时明显增大，过滤压力越大，这种情况会越严重。
另外，悬浮液中所含的颗粒都很细，刚开始过滤时这些细粒进入介质的孔道中会将孔道堵死，即使未严重到这种程度，这些很细颗粒所形成的滤饼对液体的透过性也很差，即阻力大，使过滤困难。
为解决上述两个问题，工业过滤时常采用助滤剂。
二过滤设备1．板框过滤机（1）结构与工作原理：由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。
板和框一般滤饼，2（位1—2—3（显然，相同。
（2率低。
2（1）结构与工作原理：叶滤机由许多滤叶组成。
滤叶是由金属多孔板或多孔网制造的扁平框架，内有空间，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内，为滤浆所浸没。
滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液后从其一端排出。
过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤，故为置换洗涤。
过滤的基本原理
过滤的基本原理过滤是使悬浮液通过能截留固体颗粒并具有渗透性的介质来完成固－液分离的过程。
（一）、过滤过程特点从物理学观点来看，过滤操作属于流动过程，即复相流体通过多孔介质的流动过程，这一过程具有以下两个显著特点。
（1）流体通过多孔介质（包括过滤介质和滤饼）的流动属于极慢运动（也即滞留运动）。
影响这种流动的有两类因素，一类为宏观的流体力学因素，诸如过滤介质特性、滤饼结构、压差、滤液的粘度等，另一类为微观物化因素，如电动现象、毛细现象、絮凝现象等。
固体粒径越大，宏观因素影响越占主导地位，反之，则微观物化因素占主导地位。
（2）悬浮于流体中的固体粒子是连续不断地沉积在过滤介质内部孔隙或表面上的，沉积在介质表面上的滤饼不断受到压缩，因此随着过滤的进行，流动阻力不断增加。
（二）、过滤过程的推动力为了过滤能够进行并获得通过过滤介质的液流，必须在过滤介质两侧保持一定的压差以克服过滤过程的阻力。
过滤操作中的推动力有下述四种类型：（1）重力；（2）真空度；（3）压力；（4）离心力。
相应地，过滤操作分别称为重力过滤、真空过滤、加压过滤、离心过滤。
重力过滤指悬浮液借助于本身的净液柱高度来作为过程推动力而进行的操作方式。
由于浆料液柱所能提供的压差一般较低，约为4.9×104Pa,所以应用较少。
真空过滤借助于过滤介质两侧的真空度大小不同来完成，通常是接触滤浆的一侧为大气压，而过滤面的背后侧与真空源相通。
常用真空度为（5.33～8.00）×104Pa。
加压过滤的压力用压缩机或泵来提供。
若用压缩机供压，常用过滤压差为（4.9～29.4）×104Pa；用泵来提供时，通常不超过4.9×104Pa。
离心过滤的压差则由载有过滤介质的离心机来提供。
常用强度为1.5×106Pa。
（三）、过滤过程分类工业上过滤操作过程有两种主要形式：滤饼过滤和深层过滤。
1、滤饼过滤(1)滤饼过滤的特点滤浆通过过滤介质后，固体颗粒被过滤介质截留，在介质表面上形成一层厚度约6mm或大于6mm的滤饼。
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默克密理博 生物制药工艺部
主要内容
过滤的分类 过滤的操作方式 切向流（TFF）过滤的基本概念
过滤的分类
膜分离过程
微滤
超滤
反渗透/纳滤
滤膜孔径分布
反渗透
0.001 kD - 0.5 kD 0.00005 - 0.001 um
纳滤
超滤
微滤
0.1 kD - 2.0 kD 1 kD – 1 000 kD 0.001 - 0.10 um 0.1 - 0.65 µm
区分谱图
过滤方式
普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“ 滤芯形式或“死过滤” 死过滤” 流向是垂直于过滤介质的 所有的液体全部透过过滤介质 颗粒被截留在过滤膜内部或表面
切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤 流向是切向(平行)于过滤膜表面的 一小部分液体透过过滤介质 截留的颗粒从膜的表面被”扫除””
普通过滤(死端过滤)
液体流向
膜表面
过滤方式
普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“ 滤芯形式或“死过滤” 死过滤” 流向是垂直于过滤介质的 所有的液体全部透过过滤介质 颗粒被截留在过滤膜内部或表面 切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤 流向是切向(平行)于过滤膜表面的 一小部分液体透过过滤介质 截留的颗粒从膜的表面被”扫除””
切向流过滤(错流过滤) 透过流速
溶液浓度 Cb
切向流速
膜表面浓度 Cw 膜表面
切向流过滤(TFF)
料液浓度 Cb 料液切向流
膜表面浓度 Cw 膜表面
透 过 液
透
过
液膜表面
[ ] permeate = [ ] retentate
= 100 -
Vdf
Vdf
(P R)
) Permeate。