常用膜过滤技术总结
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RO：0.00005μm-0.001μm
分子量0.001KD-0.5KD 分离盐、金属离子、矿物质 几乎可去除水中一切杂质，水的淡 化 优先吸附-毛细管流动、溶解扩散
分类
超滤Ultrafiltration
UF：0.001μm-0.1μm
分子量：1KD-1000KD 分离乳化油、色度、胶体 多利用颗粒大小、性状分离
“ This product must not be streamed in-situ
灭菌
除菌过滤一般装置
安装冲洗
完整性测试
灭菌
灭菌后完 整性可能 受影响
除菌过滤
清洁、保存
完整性测试 不合格
丢弃
切向流过滤系统模型
NF membrane
水分子、盐分子 可以通过，胶体、 糖不可通过
MF membrane
水、糖、蛋白质 病毒可通过，脂 肪不可通过
过滤方式分类
微滤及超滤中常使用
Tangential Flow Filtration
切向流 过滤 TFF
Normal Flow Filtration
普通 过滤 NFF
过滤方式分类-普通过滤
常用膜过滤技术总结
魏欣
1 膜过滤概述 原理、过滤分类、膜分类及材质
2 普通过滤 3 切向流过滤 4 完整性测试
目录
为什么要过滤？
➢保护下游设备
➢保护环境
➢保证产品质量
膜分离法系指以压力为推动力，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。
承压能力高，有效 过滤面积大，可蒸
汽灭菌
圆盘过
折叠式 滤器
可使用深层、 表面滤膜
层叠式 圆盘
所有过滤器平 行，残液低
各类滤芯
各类滤芯
目前使用孔径多为：1.0μm、0.45μm、0.2μm；0.2μm即为除菌滤芯
活性炭脱炭原理？
非膜过滤，钛 合金多孔过滤
滤壳
过滤系统常见配制
过滤液体
深层过滤和部分预过滤不属于膜过 滤
于洗瓶、胶塞清洗等使用点的注射用水过滤 • PP亲水性聚丙烯：可用于清洗循化水、活性炭吸附后过滤等澄清过滤，其滤膜孔径为平
均孔径，不能用于除菌过滤。
膜分类-材质分类疏水性
• PTFE聚四氟乙烯：疏水性滤芯，用于压缩空气、氮气等洁净气体的过滤及储罐等的呼吸口 滤芯
• PVDF聚偏二氟乙烯 • 聚砜
典型过滤器配置
产，疏水滤芯无特殊情况可保存实用点
滤芯必须分品种专用
滤芯的干燥、灭菌
使用洁净压缩空气＜0.1MPa正向吹干，吹干时间可根据实验结果判断 使用电热套60-80℃加热，加热时间需要评估 离线灭菌，灭菌柜的干燥功能 干燥效果评估：称重法
干燥
121℃，30min 最大承受温度及最大灭菌次数，与滤芯种类及材质相关 在线灭菌需要控制压差，压差过大破坏滤芯 囊式过滤器不可进行在线灭菌
进液
深层过滤
•可能脱落纤维 •有吸附 •无确切孔径 •较大承污力 •可 拦 截 30%-70% 颗 粒 •成本低，截留少
预过滤
•可使用表面过滤，膜涂 布 •较少吸附 •可拦截90%-99.9%颗粒 •不可进行破坏型完整性 测试 •成本较低，截留中等
最终 产品
终端过滤
•无纤维释放，无吸附 •非常高的截留表面积 •可进行完整性测试 •无 菌 过 滤 器 具 有 99.99999%的截留 •成本较高，截留高
纳滤Nanofiltration
NF：≥0.001μm以上溶质
分子量：0.1KD-2.0KD 优先吸附-毛细管流动、表面电位
常用膜过滤分类—过滤图谱
0.2微米滤芯无法过滤热原、病 毒、内毒素，只可过滤菌
常用膜过滤分类
RO membrane
仅水分子通 过
UF membrane
水、糖分子可以 通过，蛋白质不 可通过
Leabharlann Baidu 膜分类
固体膜 液体膜
膜材质
膜材料来源
天然膜 合成膜：无机材料及有机高 分子材料
膜结构
多孔膜：目前我们经常接触的
致密膜：电子显微镜难以观察
2
3
种类
1
4
膜功能
离子交换膜 渗析膜 微孔过滤膜 超滤膜 反渗透膜 渗透汽化膜 气体渗透膜
膜分类-固体膜各类形态
单击此处添加文字阐述，添加 简短问题说明文字，具体说明 文字在此处添加此处
过滤原理—宏观
相1
单元膜
原料
相2 渗透物
推动力
过滤原理—微观
机理
大小分离
利用分子大小区别，进行拦截、筛分、表面 捕获等
吸附
颗粒由于电荷/化学作用粘附在过滤介质上
常用膜过滤分类
微滤Microfiltration
MF：0.1μm-10μm
分离细菌及微细的悬浮固体 多利用颗粒大小、性状分离
反渗透Reverse osmosis
过滤方式分类-普通过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-对比
普通过滤
使用滤芯，也称死端过滤 料液流向垂直于过介质 所有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
超滤
交叉流动过滤 料液流向切向于（平行）于滤膜表面
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”
单击此处添加文字阐述，添加 简短问题说明文字，具体说明 文字在此处添加此处
膜分类-材质分类亲水性
• 纤维素材料：再生纤维素、醋酸纤维素，高流量截流性好，可能易被细菌及酶分解 • 尼龙：可用于水性介质的除菌过滤及除菌过滤前的预过滤。该种滤膜强度高，滤膜表面具
有电荷，对内毒素具有一定的吸附作用 • PVDF亲水性聚偏二氯乙烯：化学惰性好，除菌过滤及除菌过滤前的预过滤 • PES亲水性聚醚砜：过滤流量大，水性介质的除菌过滤及除菌过滤前的预过滤，特别适用
滤芯的安装、使用
检查 序列号、孔径、材质、外观、合格证，填写使用记录
1
•亲水性使用前冲洗或润湿，疏水直接使用
润湿
•工 艺 用 水 中 浸 泡 30-60min ； ＜ 0.1MPa 工 艺 用 水 正 向 冲 洗 至 少 5min •为什么要充分冲洗？——冲洗后滤芯内TOC总量大幅度降低
2
•使用工艺用水润湿O型圈和底座，减少摩擦★
•确保接口无杂质，将接头垂直插入底座，轻旋加压使
与底座完全吻合，翅片准确卡入
安装
•避免裸手接触滤芯 •使用前打开滤芯排气口，进行排气
3
•使用相应工艺用水＜0.1MPa正向冲洗；疏
水滤芯还可使用75%乙醇冲洗，冲洗后需干
燥。PVDF滤芯不可使用NaOH清洁
4 清洁保存
•保存相应工艺用水，定期换水；分过滤介 质存放；与活性炭接触滤芯单独放；连续生
分子量0.001KD-0.5KD 分离盐、金属离子、矿物质 几乎可去除水中一切杂质，水的淡 化 优先吸附-毛细管流动、溶解扩散
分类
超滤Ultrafiltration
UF：0.001μm-0.1μm
分子量：1KD-1000KD 分离乳化油、色度、胶体 多利用颗粒大小、性状分离
“ This product must not be streamed in-situ
灭菌
除菌过滤一般装置
安装冲洗
完整性测试
灭菌
灭菌后完 整性可能 受影响
除菌过滤
清洁、保存
完整性测试 不合格
丢弃
切向流过滤系统模型
NF membrane
水分子、盐分子 可以通过，胶体、 糖不可通过
MF membrane
水、糖、蛋白质 病毒可通过，脂 肪不可通过
过滤方式分类
微滤及超滤中常使用
Tangential Flow Filtration
切向流 过滤 TFF
Normal Flow Filtration
普通 过滤 NFF
过滤方式分类-普通过滤
常用膜过滤技术总结
魏欣
1 膜过滤概述 原理、过滤分类、膜分类及材质
2 普通过滤 3 切向流过滤 4 完整性测试
目录
为什么要过滤？
➢保护下游设备
➢保护环境
➢保证产品质量
膜分离法系指以压力为推动力，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。
承压能力高，有效 过滤面积大，可蒸
汽灭菌
圆盘过
折叠式 滤器
可使用深层、 表面滤膜
层叠式 圆盘
所有过滤器平 行，残液低
各类滤芯
各类滤芯
目前使用孔径多为：1.0μm、0.45μm、0.2μm；0.2μm即为除菌滤芯
活性炭脱炭原理？
非膜过滤，钛 合金多孔过滤
滤壳
过滤系统常见配制
过滤液体
深层过滤和部分预过滤不属于膜过 滤
于洗瓶、胶塞清洗等使用点的注射用水过滤 • PP亲水性聚丙烯：可用于清洗循化水、活性炭吸附后过滤等澄清过滤，其滤膜孔径为平
均孔径，不能用于除菌过滤。
膜分类-材质分类疏水性
• PTFE聚四氟乙烯：疏水性滤芯，用于压缩空气、氮气等洁净气体的过滤及储罐等的呼吸口 滤芯
• PVDF聚偏二氟乙烯 • 聚砜
典型过滤器配置
产，疏水滤芯无特殊情况可保存实用点
滤芯必须分品种专用
滤芯的干燥、灭菌
使用洁净压缩空气＜0.1MPa正向吹干，吹干时间可根据实验结果判断 使用电热套60-80℃加热，加热时间需要评估 离线灭菌，灭菌柜的干燥功能 干燥效果评估：称重法
干燥
121℃，30min 最大承受温度及最大灭菌次数，与滤芯种类及材质相关 在线灭菌需要控制压差，压差过大破坏滤芯 囊式过滤器不可进行在线灭菌
进液
深层过滤
•可能脱落纤维 •有吸附 •无确切孔径 •较大承污力 •可 拦 截 30%-70% 颗 粒 •成本低，截留少
预过滤
•可使用表面过滤，膜涂 布 •较少吸附 •可拦截90%-99.9%颗粒 •不可进行破坏型完整性 测试 •成本较低，截留中等
最终 产品
终端过滤
•无纤维释放，无吸附 •非常高的截留表面积 •可进行完整性测试 •无 菌 过 滤 器 具 有 99.99999%的截留 •成本较高，截留高
纳滤Nanofiltration
NF：≥0.001μm以上溶质
分子量：0.1KD-2.0KD 优先吸附-毛细管流动、表面电位
常用膜过滤分类—过滤图谱
0.2微米滤芯无法过滤热原、病 毒、内毒素，只可过滤菌
常用膜过滤分类
RO membrane
仅水分子通 过
UF membrane
水、糖分子可以 通过，蛋白质不 可通过
Leabharlann Baidu 膜分类
固体膜 液体膜
膜材质
膜材料来源
天然膜 合成膜：无机材料及有机高 分子材料
膜结构
多孔膜：目前我们经常接触的
致密膜：电子显微镜难以观察
2
3
种类
1
4
膜功能
离子交换膜 渗析膜 微孔过滤膜 超滤膜 反渗透膜 渗透汽化膜 气体渗透膜
膜分类-固体膜各类形态
单击此处添加文字阐述，添加 简短问题说明文字，具体说明 文字在此处添加此处
过滤原理—宏观
相1
单元膜
原料
相2 渗透物
推动力
过滤原理—微观
机理
大小分离
利用分子大小区别，进行拦截、筛分、表面 捕获等
吸附
颗粒由于电荷/化学作用粘附在过滤介质上
常用膜过滤分类
微滤Microfiltration
MF：0.1μm-10μm
分离细菌及微细的悬浮固体 多利用颗粒大小、性状分离
反渗透Reverse osmosis
过滤方式分类-普通过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-切向流过滤
过滤方式分类-对比
普通过滤
使用滤芯，也称死端过滤 料液流向垂直于过介质 所有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
超滤
交叉流动过滤 料液流向切向于（平行）于滤膜表面
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”
单击此处添加文字阐述，添加 简短问题说明文字，具体说明 文字在此处添加此处
膜分类-材质分类亲水性
• 纤维素材料：再生纤维素、醋酸纤维素，高流量截流性好，可能易被细菌及酶分解 • 尼龙：可用于水性介质的除菌过滤及除菌过滤前的预过滤。该种滤膜强度高，滤膜表面具
有电荷，对内毒素具有一定的吸附作用 • PVDF亲水性聚偏二氯乙烯：化学惰性好，除菌过滤及除菌过滤前的预过滤 • PES亲水性聚醚砜：过滤流量大，水性介质的除菌过滤及除菌过滤前的预过滤，特别适用
滤芯的安装、使用
检查 序列号、孔径、材质、外观、合格证，填写使用记录
1
•亲水性使用前冲洗或润湿，疏水直接使用
润湿
•工 艺 用 水 中 浸 泡 30-60min ； ＜ 0.1MPa 工 艺 用 水 正 向 冲 洗 至 少 5min •为什么要充分冲洗？——冲洗后滤芯内TOC总量大幅度降低
2
•使用工艺用水润湿O型圈和底座，减少摩擦★
•确保接口无杂质，将接头垂直插入底座，轻旋加压使
与底座完全吻合，翅片准确卡入
安装
•避免裸手接触滤芯 •使用前打开滤芯排气口，进行排气
3
•使用相应工艺用水＜0.1MPa正向冲洗；疏
水滤芯还可使用75%乙醇冲洗，冲洗后需干
燥。PVDF滤芯不可使用NaOH清洁
4 清洁保存
•保存相应工艺用水，定期换水；分过滤介 质存放；与活性炭接触滤芯单独放；连续生