過(guò)濾屬于流體的凈化過(guò)程中不可缺的處理手段,主要用于去除流體中的顆粒物或其他懸浮物。精密過(guò)濾器的原理是利用有孔介質(zhì),從流體(液體或氣體)中去除污染物,使流體達(dá)到所需的潔凈度水平。精密過(guò)濾器經(jīng)常被人們認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)或篩子,過(guò)濾或分離是在一個(gè)表面上進(jìn)行的。這是過(guò)去的方式,現(xiàn)在大多精密過(guò)濾器的濾壁是有一定厚度的,也就是說(shuō)精密過(guò)濾器材具有深度,以“彎曲通道”的形式對(duì)去除污染物起到了輔助作用。精密過(guò)濾器是除去液體中少量固體顆粒的設(shè)備,當(dāng)流體進(jìn)入置有一定規(guī)格濾網(wǎng)的濾筒后,其雜質(zhì)被阻擋,而清潔的濾液則由精密過(guò)濾器出口排出,當(dāng)需要清洗時(shí),旋開(kāi)支管底部螺塞,排凈流體,拆下法蘭蓋,取出濾筒,處理后重新裝入即可。眾所周知,精密過(guò)濾器的核心原件是濾膜,這是一種制備在微孔承托層(支撐體)上的布滿更微小孔隙的薄膜。制作濾膜的材料有很多,分為有機(jī)膜(如聚砜中空纖維膜)和無(wú)機(jī)膜(如陶瓷膜)。膜精密過(guò)濾器的過(guò)濾精度較高,粒徑控制比較穩(wěn)定,而且反沖洗容易恢復(fù)性能。因此,使用維護(hù)極為方便。
流體的過(guò)濾機(jī)理主要有兩種。一種是基于顆粒的大小來(lái)分離,例如攔截、篩分和表面捕獲等;另一種是吸附,即顆粒在化學(xué)/電荷作用下粘附在濾器上。這就要求各個(gè)藥廠根據(jù)自身的實(shí)際需要來(lái)選擇不同的過(guò)濾膜。
與流體的特性有關(guān)。例如,流體的粘度和化學(xué)/離 子成分,流體的粘度越大在同樣的壓力條件下流速越慢,流體與膜之間有較多接觸,過(guò)濾效果較好;再如,流體和膜的混合/接觸時(shí)間對(duì)過(guò)濾效果也有較大影響,混合/接觸時(shí)間越長(zhǎng)則過(guò)濾效果越好。此外,需要注意的是,流體的特性只影響膜對(duì)流體的吸附截留效果而不影響顆粒大小的排除。
與實(shí)際操作條件有關(guān),如顆粒的流速和過(guò)濾壓力。要想取得好的過(guò)濾效果,一般選擇較低的流速,流速越低截留效果越好。實(shí)踐證明膜的結(jié)構(gòu)移動(dòng)對(duì)過(guò)濾是不利的,一旦膜的結(jié)構(gòu)在過(guò)濾過(guò)程中發(fā)生了變化,則顆粒和纖維就能從深層精密過(guò)濾器析出,影響到過(guò)濾效果。但是,速度/壓差僅對(duì)吸附截留有重要影響,對(duì)大小排除影響相當(dāng)小。
顆粒類型與過(guò)濾效果也有很大關(guān)系,顆粒分為可變形顆粒和不可變形顆粒兩種。在一定的壓力下,可變形顆粒會(huì)進(jìn)入過(guò)濾膜內(nèi)并導(dǎo)致更多的過(guò)濾網(wǎng)孔堵塞,從而影響到過(guò)濾效果,如凝膠的過(guò)濾。然而,不可變顆粒過(guò)濾時(shí)則會(huì)在濾膜上形成一層類似餅狀的物體。
與過(guò)濾膜的類型有關(guān),不同過(guò)濾膜的孔徑和結(jié)構(gòu)不同,有些膜的結(jié)構(gòu)是剛性的,有些膜的結(jié)構(gòu)是可移動(dòng)的。 預(yù)過(guò)濾膜的額定孔徑?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),不同的制造商有自己的定義和方法,所以選擇和更換商家時(shí)需引起高度注意,同樣是0.22μm的預(yù)過(guò)濾膜,選用不同制造商的過(guò)濾效果會(huì)存在很大差別。而除菌過(guò)濾的公共孔徑是有法規(guī)定義的,各個(gè)商家執(zhí)行的是同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),在選擇和更換時(shí)就相對(duì)要簡(jiǎn)單一些。
與過(guò)濾的材質(zhì)有關(guān),過(guò)濾材質(zhì)按與水的關(guān)系分為親水性(水可浸潤(rùn))和疏水性(水不可浸潤(rùn))兩種。親水性的精密過(guò)濾器主要應(yīng)用在水或水/有機(jī)溶液混合的過(guò)濾和除菌過(guò)濾,如纖維素材料(再生纖維素、混合纖維素酯)、PVPP聚碳酸酯、PVDF改良聚偏二氟乙烯;疏水性精密過(guò)濾器是通過(guò)水被截流或“引導(dǎo)”進(jìn)入濾膜,主要應(yīng)用在溶劑、酸、堿和化學(xué)品過(guò)濾,罐/設(shè)備呼吸器,工藝用氣,發(fā)酵進(jìn)氣/排氣過(guò)濾,如PTFE聚四氟乙烯、PVDF聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯等。
精密過(guò)濾器一般分為深層精密過(guò)濾器(初級(jí)過(guò)濾)、表面精密過(guò)濾器(中間過(guò)濾)和膜精密過(guò)濾器(深度過(guò)濾)3種。深層精密過(guò)濾器的纖維時(shí)有脫落,不能給出一個(gè)確切的孔徑,厚度一般在3~20mm,通常有吸附作用,并有較大的承污能力;表面精密過(guò)濾器的纖維一般用熱粘合或膜涂布而成,可以給出額定孔徑,比較薄(<1 mm),吸附能力較小;膜精密過(guò)濾器的主要特點(diǎn)是質(zhì)地堅(jiān)硬,不易破碎,有曲折的通道和非常高的內(nèi)表面積,有一定的開(kāi)孔率,能做完整性測(cè)試,常用于深級(jí)過(guò)濾,如無(wú)菌精密過(guò)濾器。