切向流过滤原理

默克密理博 生物制药工艺部主要内容过滤的分类 过滤的操作方式 切向流（TFF）过滤的基本概念过滤的分类 膜分离过程微滤超滤 反渗透/纳滤滤膜孔径分布反渗透 纳滤 超滤 微滤0.001 kD - 0.5 kD 0.00005 - 0.001 um0.1 kD - 2.0 kD 1 kD – 1 000 kD 0.001 - 0.10 um 0.1 - 0.65 µm区分谱图过滤方式普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“死过滤”流向是垂直于过滤介质的 所有的液体全部透过过滤介质 颗粒被截留在过滤膜内部或表面切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤 流向是切向(平行)于过滤膜表面的一小部分液体透过过滤介质截留的颗粒从膜的表面被”扫除””普通过滤(死端过滤)液体流向膜表面过滤方式普通过滤 (NFF) 滤芯形式或“死过滤”切向流过滤 (TFF) 交叉流动过滤流向是垂直于过滤介质的流向是切向(平行)于过滤膜表面的所有的液体全部透过过滤介质一小部分液体透过过滤介质颗粒被截留在过滤膜内部或表面截留的颗粒从膜的表面被”扫除””切向流过滤(错流过滤) 透过流速溶液浓度 Cb切向流速膜表面浓度 Cw膜表面切向流过滤(TFF)料液浓度 Cb 料液切向流膜表面浓度 Cw透过液膜表面透过液膜表面[ ] permeate = [ ] retentate= 100 -VdfVdf(P R)) Permeate。

切向流工艺的关键工艺参数包括：
1.切向流流量：它是由液流流经膜表面而产生的对膜表面的冲刷作用，影响过滤效率。

2.跨膜压（TMP）：即切向流压力，是膜的推动力，是切向流过滤得关键参数，它代表沿流道两侧的平均压差。

3.切向流速：它是单位时间内流过单位面积的流体量，是影响切向流过滤效率的重要因素。

4.温度：温度会影响流体的粘度、密度等物理性质，进而影响切向流的流动特性。

5.料液性质：料液的浓度、粘度、pH、电导、分子稳定性等都会对切向流工艺产生影响。

此外，料液的入口压力和回流压力也是影响切向流工艺的关键参数。

当压力差确定时，切向流量和切向流速恒定，并且跨膜压力控制液体过滤的速度。

因此，必须控制入口压力和回流压力。

请注意，以上只是部分关键参数，实际生产中可能还有其他因素需要综合考虑。

如果需要更详细的信息，建议查阅切向流工艺相关的学术文献或咨询该领域的专家。

单向切向流超滤膜包原理1.引言1.1 概述概述单向切向流超滤膜包原理是一种用于处理各种液体和气体的过滤技术，其基本原理是通过超滤膜包实现对物质的分离和筛选。

该技术具有高效、低成本、易操作等特点，在水处理、食品加工、制药等领域得到广泛应用。

本文将对单向切向流超滤膜包原理进行详细介绍。

首先，会对该技术的基本原理和工作原理进行阐述，说明超滤膜包是如何筛选和分离物质的。

其次，会探讨单向切向流的运动方式以及其在超滤膜包中的应用。

最后，会总结目前该技术的优点和不足，并展望其未来发展的前景。

通过本文的阅读，读者将对单向切向流超滤膜包原理有更深入的了解，能够更好地应用于实际生产中。

希望本文能够为相关领域的从业者提供参考和借鉴，促进该技术的进一步发展和应用。

1.2文章结构在这个部分，你可以详细说明文章的结构和内容安排。

以下是一个示例：文章结构本文将按照以下结构进行叙述：引言、正文和结论。

引言引言部分将概述单向切向流超滤膜包原理，并介绍本文的目的。

首先，我们将简要介绍超滤膜包技术的背景和意义。

接着，我们将概述单向切向流超滤膜包原理的基本概念和工作原理。

最后，我们将明确本文的目的，即通过对单向切向流超滤膜包原理的深入探讨，提高读者对该技术的理解和运用。

正文正文将分为两个要点来介绍单向切向流超滤膜包原理。

第一个要点将探究单向切向流超滤膜包原理的基本原理和构成要素。

我们将详细讨论超滤膜包的结构以及关键组件的作用，例如滤袋、规流板等。

此外，我们还将介绍单向切向流超滤膜包在不同工况下的应用实例，并对其工作原理进行深入解析。

第二个要点将重点探讨单向切向流超滤膜包原理的工作过程和性能优势。

我们将详细介绍超滤膜包对液体中杂质的过滤和分离原理，并分析其与传统过滤技术的比较。

同时，我们将阐述单向切向流超滤膜包在能耗、处理效率和废液排放等方面的优势，以及其在水处理、食品加工和生物医药等领域的应用前景。

结论结论部分将对本文进行总结，简要回顾单向切向流超滤膜包原理的重要要点和优势。

目录I. 概述.........................................................................................................................................- 2 -A. 切向流过滤....................................................................................................................- 2 -B. PELLICON系统的应用................................................................................................- 3 - II. PELLICON系统如何工作....................................................................................................- 4 - III. PELLICON系统的组装.......................................................................................................- 6 - A．拆箱................................................................................................................................- 6 - B．系统的装配..................................................................................................................- 6 -C. 泵和管子的装配............................................................................................................- 7 -D. 对泵的检查....................................................................................................................- 9 -F 膜包的安装.................................................................................................................- 12 -G 压紧步骤.......................................................................................................................- 12 -H．泵的操作......................................................................................................................- 14 -I. 泵和连接件的更换.......................................................................................................- 15 -J.标准有机玻璃的夹具到低残留夹具的转换............................................................- 15 - IV. Pellicon系统使用前的准备.............................................................................................- 16 -A. 预清洗和膜润湿..........................................................................................................- 16 -B. 标准水透过率(NWP)的测定......................................................................................- 16 -C. 完整性测试..................................................................................................................- 16 -D. 膜包的预先处理..........................................................................................................- 16 - V. Pellicon系统的操作..........................................................................................................- 17 -A. 操作模式......................................................................................................................- 17 -B. 主要操作参数..............................................................................................................- 23 -C. 测定参数......................................................................................................................- 23 - VI 用双泵操作Pellicon系统用于悬浮液的分离..................................................................- 27 -A.为什么增加一个泵.........................................................................................................- 27 -B. 双泵系统的应用...........................................................................................................- 27 -C.增加透过液泵/双泵系统的操作................................................................................- 27 - VII PELLICON系统维护........................................................................................................- 30 -A.泵.....................................................................................................................................- 30 -B. 夹具和膜包....................................................................................................................- 30 - 附录I 系统优化.........................................................................................................................- 32 - A．流量曲线(流通量与切向流速)....................................................................................- 32 - B．流通量随压力变化曲线..............................................................................................- 33 - C．流通量的衰减..............................................................................................................- 34 - D．优化运行条件..............................................................................................................- 35 - 附录II 问题与解决....................................................................................................................- 37 - 附录Ⅲ膜维护手册...............................................................................................................- 39 -A.选择清洗方法：..........................................................................................................- 40 -B.冲洗步骤.......................................................................................................................- 42 -C.清洗步骤.......................................................................................................................- 43 -D.清洗条件.......................................................................................................................- 46 -E.消毒步骤.......................................................................................................................- 47 -F.除热原步骤...................................................................................................................- 48 -G.水通量（NWP) 测量................................................................................................- 49 -H.膜堆的完整性检测.....................................................................................................- 51 -I.保存步骤........................................................................................................................- 54 -密理博中国有限公司I. 概述A. 切向流过滤在分离中通常有两种类型的过滤：垂直过滤和切向流过滤。

一、系统组成ATF（alternating tangential flow filtration system）全称为交替切向流细胞截留系统。

整个系统由控制器和过滤系统构成（图1和图2）。

图1ATF10实物图注：左侧为控制器，右侧为过滤系统。

过滤系统P-box E-box图2ATF系统示意图注：在位不锈钢反应器。

1．控制器控制器包括E-box和P-box，控制并监测ATF运行状态。

控制器有点类似大脑的作用，整个工艺能够顺利进行，全靠“大脑”指挥有方！2．过滤系统过滤系统包括柱体、柱芯、隔膜泵以及反应器接口等，此外需要相应的正压气体和排空设施。

根据反应器的类型，反应器接口有所不同。

一次性反应器提供相应的快接头。

过滤系统上有相应的视窗、压力表端口、收获液端口与排空液端口等。

图3过滤系统大脑心脏二、工作原理如果控制器是ATF系统“大脑”的话，那么隔膜泵就是系统的“心脏”。

隔膜泵位于过滤系统底部球形基座内。

图4隔膜泵“心脏”的搏动来着系统控制的P-box压力（包括正压与负压）。

当正负压压力驱动隔膜后，隔膜进而驱动柱体基部球座内液体流快速交替方向流动。

液体流交替穿过纤维柱，压力驱动液体过滤到滤柱外而产生切向流。

隔膜泵的动力过程分为排空和加压两个过程。

加压时，空气压迫隔膜促使液体穿过纤维柱回到反应器中和滤柱外（图5）。

图5加压时隔膜泵工作原理隔膜排空时，隔膜反向向基座方向扩张，促使液流从反应器穿过纤维柱到达柱体基部球体与滤柱外（图6）。

正是基于这种独特的交替流，运行的产生低剪切力并在一定程度上清洗滤柱并破坏生物膜的形成，使得设备长时间运行而不堵塞柱芯。

此外，这种培养方式可以维持细胞浓度处于较高的密度（60-150x10e6/ml）。

图6排空时隔膜泵工作原理三、过滤规格根据柱芯的不同，可以提供0.2微米（SM）和50kda（HFM）的过滤规格。

HFM主成分为PS，孔径范围为10000kd~0.6μm；SM主成分为PES，孔径范围大于0.2μm。

一、微滤的定义Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属于精密过滤，一般精度范围为0.1微米以上，能够过滤微米（micron）级的微粒和细菌，能够截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及大分子溶质都能透过的膜的分离过程。

二、微滤膜过滤原理微滤过滤是一种筛分过程，操作压力一般在0.07～0.7MPa（0.7～7个大气压）。

原料液在静压差作用下，透过一种过滤材料，过滤材料包括：折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器等。

透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤膜（微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～100 μm，膜厚120～150 μm），利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜从而被去除。

决定膜的分离效果的是膜的物理结构、孔的形状和大小。

三、微滤技术的优势* 占地面积小，膜面积大，有效过滤面积高；* 制作工艺成熟，精度高，0.1～100 μm范围内，微滤膜都能满足处理要求；* 抗性高，纳污能力强，部分材质膜抗酸碱、抗氧化能力强，能适用各种恶劣水质，如PVDF（聚偏氟乙烯）性能稳定，寿命长，抗酸碱、高温等；* 成本低，部分无机膜清洗方便，可重复使用。

四、微滤技术的缺点收制备工艺及本身结构的限制，微滤对于水中离子、有机物、病毒等小分子物质几乎没有去除效果。

五、微滤技术的应用领域* 海水淡化工程：作为工业反渗透进水的预处理工艺* 工业污水处理：微滤主要应用处理污水中大颗粒杂质* 制药行业：液体-固体分离* 饮料行业：液体-固体分离六、微滤技术在纳米通产品中的应用纳米通几乎所有家用净水设备中均采用了微滤作为初步过滤手段，有效除去水中泥沙、铁锈、大型藻类植物等，保护进一步处理中使用的各种膜材及设备，使系统精度更高、使用寿命更长。

一、超滤概念超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也称切向流超滤,能截留0.002~0.1微米之间的大分子物质和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。

切向流过滤原理
切向流过滤原理是一种利用空气流动的物理原理，来进行气体、液体、固体微粒的捕集和除尘的方法。

它是将气体中的污染物，通过一定的布置方式，经过一定的力学原理，使污染物被捕集在过滤器上，实现净化的效果。

原理：切向流过滤原理是利用气流的切向力，将污染物转变为切向运动，然后将污染物过滤到过滤器上，实现净化的效果。

过程：首先，污染物随着气流进入过滤器，气流会产生切向力，使污染物发生切向运动，然后污染物会被过滤器上的网格捕捉，最终实现净化的效果。