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捲式膜運作基礎

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  Hollow Fiber

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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

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到底濾膜是甚麼呢？
膜是由半透水性材料所組成，主要是應用跨膜壓(TMP)之原理將溶質分離，其分離程度取決於膜電位(membrane charge)與孔徑大小(porosity)。普遍上具有兩種孔洞，分別為對稱型（排列方式整齊）與非對稱型（各種不同直徑之孔洞）。這些多孔膜通常被應用在微過濾(microfiltration, MF)與超濾(ultrafiltration, UF)系統。非孔洞膜多為複合膜，透過毛細原理進行過濾，應用範圍在超微過濾(nanofiltration, NF)與逆滲透(reverse osmosis, RO)。

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