在超濾過(guò)程中,水溶液在壓力推動(dòng)下,經(jīng)膜表面,小于膜孔的溶劑(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,成為濃縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)清洗可以恢復(fù)。
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(guò)一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過(guò),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 [1] 。
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(guò)膜,而蛋白質(zhì)、膠體等物質(zhì)則被截留下來(lái),其過(guò)濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)濾紙,于是他提出超濾一語(yǔ),1896年,Martin制出了一張人工超濾膜,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(kāi)始,70年代和80年代是高速發(fā)展期,90年代以后開(kāi)始趨于成熟。我國(guó)對(duì)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。
超濾裝置如同反滲透裝置,有板式、管式(內(nèi)壓列管式和外壓管束式)、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象,如何將此現(xiàn)象減輕到較低程度,是超濾技術(shù)的重要課題之一。采取的措施有:①提高膜面水流速度,以減小邊界層厚度,并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走;②采取物理或化學(xué)的洗滌措施。
應(yīng)用范圍:超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓,在生物制藥中可用來(lái)分離蛋白質(zhì)、酶、核酸、多糖、多肽等。超濾的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有相轉(zhuǎn)移,無(wú)需添加任何強(qiáng)烈化學(xué)物質(zhì),可以在低溫下操作,過(guò)濾速率較快,便于做無(wú)菌處理等。所有這些都能使分離操作簡(jiǎn)化,避免了生物活性物質(zhì)的活力損失和變性。
由于超濾技術(shù)有以上諸多優(yōu)點(diǎn),故常被用作:
(1)大分子物質(zhì)的脫鹽和濃縮,以及大分子物質(zhì)溶劑系統(tǒng)的交換平衡。
(2)大分子物質(zhì)的分級(jí)分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術(shù)已成為制藥工業(yè)、食品工業(yè)、電子工業(yè)以及環(huán)境保護(hù)諸領(lǐng)域中不可缺少的有力工具