ultrafiltration concentration

定義：溶質被膜截留，水分子穿過膜，溶質得以濃縮的方法。

學科：生物化學與分子生物學_方法與技術

相關名詞：切向流 分子篩 膜分離 濃差極化

圖片來源：視覺中國

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超濾濃縮是以切向流為動力，利用分子篩原理進行膜分離的過程。是以一定的壓力為條件，溶劑及小分子量的物質透過微孔膜，而直徑較大的分子則被截留（截留部分也就是濃縮液），從而達到分離、提純和濃縮的目的。超濾膜的孔徑通常在3～300nm之間，選用不同孔徑的超濾膜，可以將相對分子質量在幾百到幾十萬之間的物質進行分離。超濾膜的工作壓力一般為0.1～0.5MPa。超濾技術在食品、醫(yī)藥、超純水制備及生物技術等領域得到了廣泛應用。

超濾膜材料可分為有機高分子材料和無機材料兩大類。用于制備超濾膜的有機高分子材料包括醋酸纖維素材料、聚醚砜材料、芳香聚酰胺材料、聚丙烯腈材料和聚氯乙烯共聚物材料等。無機膜材料包括致密金屬材料、氧化物電解質材料、多孔金屬材料、多孔陶瓷材料和分子篩材料等。

蛋白質的超濾過程不能僅視為一個篩分過程，分離的程度取決于膜表面的物化性質（如膜材質、孔徑大小和分布等）和超濾過程中操作條件的控制（包括操作壓力、溫度以及料液流動方式等）。在選擇膜材質時，應特別注意膜材料的表面性質，因為膜表面是液體和膜相互作用的界面，溶質和膜之間會有靜電相互作用或電荷轉移反應，因而膜表面的極性、溶液的pH和膜的粗糙程度等因素對膜的分離效率影響很大。

膜孔徑與溶質大小的相對尺寸對膜污染有影響，若膜孔徑與溶質大小為同一數(shù)量級，則某些較小的粒子可能堵塞膜孔；若膜孔徑比溶質分子尺寸小得多，則超濾中這些溶質不僅不會堵塞膜孔，而且能在黏滯流動剪切力作用下離開膜表面，因而通量不會降低。操作壓力過低，通量太低；壓力過高，則產生負面效應，導致通量快速衰減。隨蛋白質溶液溫度升高，料液黏度降低，加大了蛋白質分子在溶液中的運動，不易在膜表面吸附。采用切向流過濾法使被處理溶液平行于濾膜表面流動，與過濾方向垂直相切，溶液在壓力的作用下過濾，可有效地破壞濃差極化的形成條件。

（延伸閱讀作者：東北師范大學生命科學學院 宋成程博士）

責任編輯：張鵬輝