膜分离技术,被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。与其他传统的分离方法相比,膜分离具有过程简单、经济性较好、往往没有相变、分离系数较大、节能、高效、无二次污染、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等优点,随着膜分离技术的不断发展,滤膜技术已被广泛应用于、生物技术、能源工程等领域。
人类对于膜现象的研究源于1748年,然而认识到膜的功能并为人类服务,却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。
然而现有的滤膜品类繁多,因此选择合适的滤膜过滤样品才能得到确切可信的实验数据。
不同生物体的粒径尺寸差异显著,因此在选择合适的膜孔径时需要考虑这些差异。
例如,细菌的粒径通常在1-10μm之间,而病毒则小得多,通常在0.05到0.1μm之间。因此,选择膜孔径时应确保其能够有效过滤出不希望通过的粒子,同时允许目标物质通过。
滤膜孔径选择参考
滤膜孔径 | 适用范围 |
0.45μm | 细菌分析,无菌检测,澄清和预过滤 |
0.2μm | 水性溶液的除菌和超净处理,“最终过滤” |
0.1μm | 过滤支原体 |
膜类型
按膜结构分:有对称膜和不对称膜
按膜材料分:有机膜:纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟
乙烯膜、聚乙烯膜等
无机膜:玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等
按分离机理分:多孔膜、无孔膜和载体膜
按几何形状分:平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
1、SFCA —— 无表面活性剂的醋酸纤维素膜
特点:几乎不含浸出物,具有较低的非特异性吸附,具有低蛋白结合能力、比标准 CA 滤膜更低的浸出物含量。
应用:可用于过滤细胞培养液体和细胞溶液。
2、CA —— 醋酸纤维素
特点:具有良好的亲水性,对绝大部分的大分子具有非常低的结合力,对于减少蛋白结合要求较高的实验具有比较好的适用性。
应用:最适于过滤缓冲液、水性试剂和溶液,包括 EIA 和 ELISA 样品。
3、PES —— 聚醚砜膜
特点:滤膜具有最低的蛋白结合能力、超低的浸出物含量以及高流速,是过滤培养基的首选。PES 膜的流速也高于纤维素或尼龙膜。PES Express 过滤速度更快,堵塞率更低。
应用:常用于过滤实验室一般水性溶液,培养基,血清或蛋白溶液。
4、MCE —— 混合纤维素膜
特点:孔径均匀,孔隙率高,无介质脱落,质地薄,阻力小,滤速快,吸附极小,价格成本低,但不耐有机溶液和强酸、强碱溶液。
应用:适用于水溶液,不耐酸碱及有机溶剂。
5、Nylon —— 尼龙膜
特点:耐温性能良好,可耐121℃饱和蒸汽热压消毒30min,化学稳定良好,能耐受稀酸、稀碱、醇类、酯类、油类、碳氢化合物、卤代烃及有机氧化物等多种有机和无机化合物。
应用:常用于HPLC和其他分析方法中的水溶液和有机溶液过滤。
6、PTFE —— 聚四氟乙烯膜
特点:最广泛的化学兼容性,能耐受DMSO、THF、DMF、二氯甲烷、氯仿等有机溶剂。
应用:适用所有有机溶剂,强酸强碱,高温液体,气体过滤。
7、PVDF —— 聚偏二氟乙烯膜
特点:膜机械强度高,具有良好的耐热性和化学稳定性,蛋白吸附率低;具有较强的负静电性及疏水性;但能不耐受DMSO,THF,DMF,二氯甲烷,氯仿等。
应用:疏水性PVDF膜主要应用于气体及蒸汽过滤、高温液体的过滤。亲水性PVDF膜主要应用于组织培养基、溶液的无菌处理,高温液体过滤等。
滤膜性能参考
材料 | 材料特性 | 流速 | DNA结合 | 蛋白结合 |
SFCA | 亲水 | 中等到高 | 低 | 低 |
CA | 亲水 | 高 | 低 | 低 |
PES | 亲水 | 高 | 非常低 | 非常低 |
MCE | 亲水 | 高 | 低 | 低 |
NYLON | 亲水 | 低到中等 | 低至中 | 非常高 |
PTFE | 疏水 | 高到非常高 | 不适用 | 不适用 |
PVDF | 亲水 | 高 | 低 | 低 |