粗談過濾，表面過濾與深層過濾的差異和探究

過濾是一種最常見的分離純化方法，通常用于液體或氣體混合物的分離。其原理為：在外界推動力（重力，壓力，離心力等）的作用下，位于過濾介質(zhì)一側(cè)的懸浮液（或氣體）中的流體通過過濾介質(zhì)向另一側(cè)流動，而固體顆粒被介質(zhì)所截留，從而實現(xiàn)流體與顆粒物體的分離。過濾在我們的生活中也十分多見，比如現(xiàn)在空氣環(huán)境不好的地區(qū)，戶外行走時，很多人會帶口罩，口罩使用的材質(zhì)，包括紗布，活性炭等就是一種過濾介質(zhì)。需要被過濾分離的對象，通常是一些粗大顆粒，細(xì)菌，病毒或高分子物質(zhì)等。

 

在科研工作，例如生命科學(xué)，化學(xué)分析實驗中， 過濾也是使用最普遍的一種分離手段。在除菌過濾，微生物定性定量分析，樣品濃縮以及色譜分析色譜柱防護中，都會采用到不同形式的過濾。

 

過濾介質(zhì)通常要求具有多孔、理化性質(zhì)穩(wěn)定、耐用等特性�？勺鳛檫^濾介質(zhì)的材料很多，根據(jù)過濾機理的不同，過濾介質(zhì)主要包括兩大類：深層過濾和表面過濾。

 

深層過濾，簡單而言是一種粗過濾，使用的一般都是一些成本較低的過濾介質(zhì)，如石英砂活性碳濾料或粗纖維濾料等。這些介質(zhì)中的孔隙尺寸有一個很寬的范圍，大小不一，懸濁液在通過過濾介質(zhì)時，固體顆粒物被隨機吸附或截留在這些孔隙之中，部分大顆粒一樣可以透過濾膜。深層過濾介質(zhì)的孔徑只是一個標(biāo)稱的截留范圍，并非100%截留界限。深層過濾的優(yōu)勢是吸附能力高，通常用于精細(xì)實驗中預(yù)過濾。

 

表面過濾使用的過濾介質(zhì)多為有較規(guī)整孔結(jié)構(gòu)，孔徑均一分布的高分子膜材料，比如混合纖維素，聚四氟乙烯PTFE，尼龍，聚醚砜及聚偏二氟乙烯PVDF等。表面過濾介質(zhì)有很確切的截留孔徑參數(shù)，懸濁液流過膜表面時，膜上均勻分布的細(xì)小的微孔只允許水及小于截留尺寸的小分子物質(zhì)通過，而懸濁液中體積大于截留孔徑的物質(zhì)則100%被截留在膜的進液側(cè)，實現(xiàn)對原液的分離和濃縮。表面過濾的特點是截留效果好，可以截留大于孔徑的所有顆粒。但是過濾能力有限，適合用于精細(xì)過濾。

 

下圖為表面過濾和深層過濾的示意圖：

深層過濾示意圖	表面過濾示意圖

 

通過對以上過濾基本概念的了解，可以幫助我們在實驗工作中，根據(jù)具體情況選擇合適的過濾方式以及合適的過濾介質(zhì)，以證實驗的準(zhǔn)確性。