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

Cross flow filtration 切向過濾與 Dead End filtration .jpg

 

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+,P3-)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。

 

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