粗谈过滤，表面过滤与深层过滤的差异和探究

实验与分析 0 2021-05-19

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过滤是一种最常见的分离纯化方法，通常用于液体或气体混合物的分离。

过滤是一种最常见的分离纯化方法，通常用于液体或气体混合物的分离。其原理为：在外界推动力(重力，压力，离心力等)的作用下，位于过滤介质一侧的悬浮液(或气体)中的流体通过过滤介质向另一侧流动，而固体颗粒被介质所截留，从而实现流体与颗粒物体的分离。过滤在我们的生活中也十分多见，比如现在空气环境不好的地区，户外行走时，很多人会带口罩，口罩使用的材质，包括纱布，活性炭等就是一种过滤介质。需要被过滤分离的对象，通常是一些粗大颗粒，细菌，病毒或高分子物质等。

在科研工作，例如生命科学，化学分析实验中，过滤也是使用最普遍的一种分离手段。在除菌过滤，微生物定性定量分析，样品浓缩以及色谱分析防护中，都会采用到不同形式的过滤。

过滤介质通常要求具有多孔、理化性质稳定、耐用等特性。可作为过滤介质的材料很多，根据过滤机理的不同，过滤介质主要包括两大类：深层过滤和表面过滤。

深层过滤，简单而言是一种粗过滤，使用的一般都是一些成本较低的过滤介质，如石英砂活性碳滤料或粗纤维滤料等。这些介质中的孔隙尺寸有一个很宽的范围，大小不一，悬浊液在通过过滤介质时，固体颗粒物被随机吸附或截留在这些孔隙之中，部分大颗粒一样可以透过滤膜。深层过滤介质的孔径只是一个标称的截留范围，并非100%截留界限。深层过滤的优势是吸附能力高，通常用于精细实验中预过滤。

表面过滤使用的过滤介质多为有较规整孔结构，孔径均一分布的高分子膜材料，比如混合纤维素，聚四氟乙烯PTFE，尼龙，聚醚砜及聚偏二氟乙烯PVDF等。表面过滤介质有很确切的截留孔径参数，悬浊液流过膜表面时，膜上均匀分布的细小的微孔只允许水及小于截留尺寸的小分子物质通过，而悬浊液中体积大于截留孔径的物质则100%被截留在膜的进液侧，实现对原液的分离和浓缩。表面过滤的特点是截留效果好，可以截留大于孔径的所有颗粒。但是过滤能力有限，适合用于精细过滤。

下图为表面过滤和深层过滤的示意图：