選對濾膜系統，實驗順暢無阻!! @ 欣梗生技俱樂部

何謂膜濾系統 (Membrane filtration)？

簡而言之，濾膜過濾系統為分離液體與混合氣體的方法之一。半透性膜(Semi permeable membrane) 扮演著屏障角色保留大顆粒分子，然後小顆粒分子則通過該膜流到過濾段。傳統的過濾(Dead End Filtration)（左）是液體方向垂直於膜的表面，靠著正壓或負壓提供的動力過濾大小分子，但這種方式不適合超濾，因超濾是分子量級的分離，如果採用此法會讓膜表面迅速生成高濃度的凝膠層(Gel layer)，造成過濾樣品會殘留在膜表面且效率會急劇下降。為改善該問題，我們可嘗試切向流過濾(Tangential Flow Filtration )，簡稱TFF（左）。它就是防止濃度極化造成過濾速度下降的最有效方法（右）。液體流動的方向平行於膜表面，藉由壓差原理推動溶質或小分子物質通過濾膜。當液體以一定速度連續流過超濾膜表面時，在過濾的同時，也對超濾膜表面進行了沖洗，使膜表面不易形成凝膠層，從而保持穩定的超濾速度。該系統好處為(1)節省能源且開支; (2)清洗時簡單方便; (3)提高產量效率與品質管理

您的實驗屬於哪一種過濾系統呢？ (Filtration types)？

根據孔徑大小(pore size)分成四種，分別是微濾、超濾、微超濾、逆滲透。

微濾膜 (簡稱MF)：膜孔介於0.1 ~ 10um，主要是截留微米級的微粒、微生物、細菌、酵母、紅血球等。
超濾膜 (簡稱UF)：類似微濾膜，膜孔介於0.01~0.1um之間，多數應用在蛋白濃度與廢水處理。主要分離去除病毒、多肽類、微粒等等。
奈米濾膜 (簡稱NF)：膜構造類似逆滲透膜，有一層thin-film composite layer (<1um) 覆蓋在porous layer上，讓膜提高其分子選擇性。NF膜特色是能夠將multivalent的鹽類(Ca²⁺，P^3-)與不帶電溶質(Solute)過濾掉，只讓monovalent的鹽類通過濾膜。簡之，除去河水、井水及雨水中的鎂、鈣等重金屬離子和有機分子，應用包括海水淡化、水軟化、廢水回收、染料脫鹽、果汁和酒類濾清、乳清蛋白回收、藥品濃縮等等。
逆滲透膜 (簡稱RO)：該濾膜孔隙比奈米濾膜較緊密，是一種可將水中汙染物質去除 90~99% 的方法，包括其它純化方法無法去除的有機物質、次微米粒子、微生物與無機鹽類。過濾過程中可將細菌與病毒完全去除外，目前常常被廣泛應用在海水脫鹽(Desalination)與廢水處理(Wastewater treatment)。此濾膜的壓力控制範圍遠大於MF與UF濾膜，然而整體的產量卻比UF與MF濾膜稍微低一些。