样品及流动相过滤滤器及滤膜选择指南

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2019-05-09   环球过滤分离技术网   guolv9

一.过滤的重要性

由于色谱系统的精密性和对结果分析的准确性要求，对样品的过滤显得尤为重要。



过滤可以保护色谱系统和色谱柱，延长柱子的使用寿命，改善数据的精确度。过滤可以消除由于摩擦产生颗粒而引起的压力波动和无规律的杂质引起的基线波动。可以消除由于存在气泡对检测系统的干扰。因此通常采用微孔滤膜(Membrane)来过滤流动相，使用针头滤器（Filter）来过滤样品。



二.滤膜的相关参数及常识

1.绝对孔径：绝对孔径等级是指通过在十分严格的测试条件下100% 截留下某种特定尺寸的挑战菌来区分孔径。必须指明的条件里有：测试有机体（或分子）尺寸及浓度，测试压力和检测法。



2. 空气通量:为测量空气通过滤器之一种方法。即在不同的压力、不同的孔率和不同滤器面积情况下，空气所流过的流量。



3. 气泡点:在微孔滤膜行业中，使用特定液体浸湿滤膜，并在特定温度下，所须排挤出滤膜孔中液体的最小压力之称。



4. 过滤器功效:过滤器在其特定压力下，以其过滤总量和阻碍微粒大小定义其过滤功效。一般来说，阻碍程度及压力越低时，过滤器的功效越大。



5. 滤材寿命:在特定操作条件下，过滤器的最长使用时间。它取决于许多因素，例如过滤液的性质，操作温度，过滤材质的选择等。



6. 亲水性:Hydrophilicity 的定义为亲水性，亲水性的滤膜通常有一层特殊化学层使得滤膜可以被水浸润; Hydrophobiity 是对水的斥力的一个参考。疏水性滤膜很少完全不吸水。在观察上可目视小水液滴停留在滤膜的表面而不会被表面吸附而扩散成水面。疏水性的大小取决于滤材的孔径和滤膜原料的特性。



7. 流率和流量:流率是在特定温度及压力下单位时间内过滤液通过滤膜的总量。流率与滤膜表面性质有密切关系。流率和通量是滤材和设计性能的二个重要参数。这种性能取决于以下几个方面：

1)粘性:粘度决定了液体流动的难易。液体的粘度越高（在一定的温度和压力条件下）流率越低。而要达到相同流率时所需的压力越高。

2)压力差:过滤中进口与出口的压力差，当滤器的满负荷时，过滤压力差增大。

3) 孔率:是指滤膜上所有孔的体积占全部滤膜体积的比例。通常滤膜有50-90% 孔面积，流率与膜的孔率有直接的关系。



三.选择滤膜滤头要考虑的因素

微孔滤膜的主要功能是从气相或者液相中截留微粒，细菌及其他杂质，以达到分离，净化，提纯的目的。因此选择滤膜要考虑以下几个因素：



1.滤膜的材质（化学兼容性）：选择滤膜时，首先要考虑化学相容性。滤器是否耐酸、碱、有机溶剂等。具体参见滤膜化学相容性表。



2.滤膜的孔径：对于使用3um或更大粒径填料的色谱柱系统，可采用0.45um的针头滤器或滤膜；对于使小于3um填料的色谱系统，或涉及微生物生长的色谱系统，推荐使用0.2um的滤膜。对于难处理的混浊溶液，可以使用1-5um的滤膜进行预过滤，然后再用相应的滤膜进行续滤。



3.样品的特性：



1）亲水性样品：选用亲水膜片。对水有亲和力，适合过滤水为基质的溶液。可用的滤膜有：混合纤维素酯，聚醚砜（PEs）,Nylon等。



2）强腐蚀性有机溶剂：一般采用疏水性膜。如PTFE，聚丙烯（PP）等材质的滤膜



3）蛋白溶液：选择低蛋白吸附的滤膜，如PVDF滤膜。



4）离子色谱：通常认为PEs滤膜比较适合低无机离子的溶液的过滤。



4.选择针头滤器时，除了考虑上述因素外，还要考虑赝品的体积（即选择什么规格的针头式滤器）：通常样品量小于2ml时，选用4mm直径的微型虑头。样品量在2-10ml之间，选用13mm直径的虑头，当样品量大于10ml时，选用25mm直径的虑头。



四.几种常用滤膜的特性：



1. 尼龙膜(Nylon)

特点： 耐温性能良好，可耐121℃饱和蒸汽热压消毒30min，最高工作温度60℃，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。

用途：电子、微电子、半导体工业水过滤、组织培养基过滤。药液过滤、饮料过滤、高纯化学制品过滤。水溶液和有机流动相的过滤的过滤。



2.聚偏氟乙烯膜（PVDF）

特点：膜机械强度高、抗张强度高，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；具有疏水和亲水两种形式。但不能耐受丙酮，DMSO，THF，DMF，二氯甲烷，氯仿等。

用途：疏水性聚偏氟乙烯膜主要应用于气体及蒸汽过滤、高温液体的过滤;



亲水性聚偏氟乙烯膜主要应用于组织培养基、添加剂等除菌过滤溶剂和化学原料的净化过滤，试剂的无菌处理，高温液体的过滤等。



3.混合纤维素酯

特点：孔径比较均匀，孔隙率高，无介质脱落，质地薄，阻力小，滤速快，吸附极小，使用价格成本低，但不耐有机溶液和强酸、强碱溶液。

用途：医药工业需热压灭菌的水针剂，大输液滤除微粒。

对热敏性药物(胰岛素ATP、辅酶A等生化制剂)的除菌，用0.45微米的滤膜(或0.2)

溶液中微粒及油类不溶物的分析测定，及水质污染指数测定。

应用于体细胞杂交和线粒互补预测杂种优势研究等科研部门。



4.聚丙烯

特点： 无任何粘接剂，化学性能稳定，柔韧，不易破损，耐高温，能经受高压灭菌。无毒无味，耐酸碱。

用途： 适用于制作各种粗、精滤器，折叠式滤芯。

适用于饮料、医药等行业的板框压滤机滤膜。

适用于反渗透膜，超滤膜的支撑及预处理。

聚丙烯膜无毒性，可在医药、化工、食品、饮料等领域广泛应用；具疏水性，对气体过滤尤佳。



5.聚醚砜(PES)

特点：醚砜材质的微孔滤膜，属于亲水性滤膜，具有高流率、低溶出物、良好的强度的特点，不吸附蛋白和提取物，对样品五污染。

用途：低蛋白质吸附及高药物相容性，专为生化、检验、制药以及除菌过滤装置而设计。



6.聚四氟乙烯（PTFE）

特点：最广泛的化学兼容性，能耐受DMSO，THF，DMF，二氯甲烷，氯仿等强溶剂。

应用：所有有机溶液的过滤，特别是其它滤膜不能耐受的强溶剂的过滤。

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