切向流过滤

切向流超滤膜包原理
切向流超滤膜包是一种新型的膜分离技术，它采用了切向流技术和超滤膜包技术相结合的方式，能够有效地实现对水中微小颗粒和有机物的去除，是一种非常有效的水处理技术。

切向流超滤膜包的原理是利用超滤膜包的过滤作用，将水中的杂质和有机物分离出来，同时通过切向流技术，使水在膜包内部形成旋转流动，从而增加了水与膜的接触面积，提高了过滤效率。

此外，切向流技术还能够有效地防止膜的堵塞和污染，延长膜的使用寿命。

切向流超滤膜包的结构比较简单，通常由膜包、进水管、出水管和切向流装置组成。

进水管将水引入膜包内部，经过膜包的过滤作用后，清洁的水通过出水管排出。

切向流装置则通过旋转流动的方式，增加了水与膜的接触面积，提高了过滤效率。

切向流超滤膜包的应用范围非常广泛，可以用于饮用水、工业水、污水处理等领域。

在饮用水处理方面，切向流超滤膜包可以有效地去除水中的微生物、有机物和重金属等有害物质，提高水的质量。

在工业水处理方面，切向流超滤膜包可以用于电子、化工、制药等行业的水处理，有效地去除水中的微粒和有机物，保证生产过程的稳定性。

在污水处理方面，切向流超滤膜包可以用于城市污水处理厂和工业废水
处理厂，实现对污水的高效处理和回收利用。

总之，切向流超滤膜包是一种非常有效的水处理技术，具有过滤效率高、膜的使用寿命长、防止膜的堵塞和污染等优点，可以广泛应用于饮用水、工业水、污水处理等领域，为人们提供更加清洁、安全的用水环境。

超滤系统原理
1.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。

超滤膜的运行压力一般1-7bar。

2超滤基本原理
2.1切向流概述
在分离中通常有两种类型的过滤：垂直过滤(NFF)和切向流过滤(TFF)。

在垂直过滤中，所有的流体直接通过滤膜，被截留的物质堆积膜表面。

由于这些物质的堆积，通过滤膜的流量迅速下降直至完全停止;在切向流过滤中，流体如下图所示十字地流过滤膜。

2.2基本原理
超滤是一个错流合切向流的过程，待过滤的液体沿膜表面流动，在过滤膜上形成流体剪切，使得污染物较难在膜表面形成。

以现在超滤系统为例，要过滤的样品经泵加压后输入膜组件中，由于膜内外的压力差，一部分液体渗过滤膜进入较小的孔即透过液，而样品中的病毒等较大分子（或大分子）则截留进入较大孔即回流液。

下图是超滤膜过滤的示意图。

PALL 过滤膜预组装好的,并通过膜和隔离层粘接和固定在一起,膜堆
中每个膜片被固定于分离网之间,因此膜堆里每个膜层是平行的,这种盒式膜堆在较小的容积内能提供很大的膜表面积,流体被泵入超滤 系统的进液口,流入底部导流板进入膜堆的大孔孔中,流体切向地通过膜,没有通过膜的部分流入膜另一侧的大孔中,流出回流口.透过膜的流体(透过液)流进底部导流板的小孔孔中,最后流出透过液口.如下图所示，未能找到到实际使用的图片，实际使用的稍有差别。

滤液 入口
浓缩液
膜 泵
回流。

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。

切向流超滤膜包原理切向流超滤膜包（TFF）是一种用于分离混合物的膜技术，广泛应用于水处理、生物医药和食品工业等领域。

它通过膜孔的大小和形状来实现溶质和溶剂的分离，具有高效、经济、环保等优点。

切向流超滤膜包的原理是基于超滤膜的特性，超滤膜是一种具有特定孔径的薄膜，能够阻隔大分子物质的通过，而允许小分子物质和溶剂通过。

超滤膜包括多层膜，每一层膜都有不同的孔径大小，以实现不同分子大小的分离。

在切向流超滤膜包中，混合物通过膜包的入口进入，经过多层膜的过滤作用后，在膜包的出口处分离出溶质和溶剂。

具体过程如下：1. 进料：混合物通过膜包的入口进入，进料流量和压力可以根据需要进行调节。

2. 切向流：混合物在进料管道中形成切向流，即沿着膜包的表面流动，并与膜表面接触。

3. 过滤：在切向流的作用下，溶剂和小分子物质通过超滤膜的孔隙进入膜包内部，而大分子物质被截留在膜表面。

4. 分离：溶剂和小分子物质通过膜包内的通道流出，形成产物流，而截留在膜表面的大分子物质则被排除出系统。

切向流超滤膜包的分离效果主要取决于膜的孔径和形状，膜的孔径越小，其分离效果越好。

此外，进料流量和压力也会影响分离效果，过高的流量和压力可能导致膜的堵塞和破损。

切向流超滤膜包具有许多优点。

首先，它能够高效地分离混合物，去除悬浮物、杂质、有机物等，使溶剂更加纯净。

其次，切向流超滤膜包具有较高的通量和较低的能耗，能够满足工业生产的需求。

此外，切向流超滤膜包的结构紧凑，占用空间小，可以方便地进行组合和安装。

在水处理领域，切向流超滤膜包被广泛应用于海水淡化、污水处理、工业废水处理等领域。

在海水淡化中，切向流超滤膜包可以去除海水中的盐分和杂质，生产出符合饮用水标准的淡水。

在污水处理中，切向流超滤膜包可以去除污水中的有机物和微生物，使其达到排放标准。

在工业废水处理中，切向流超滤膜包可以回收废水中的溶剂和有用物质，实现资源的循环利用。

在生物医药领域，切向流超滤膜包被广泛应用于药物分离和纯化。

CROSS FILTRATION死端过滤DEF OR 普通过滤NFFDead-end Filtration or Normal Flow Filtration•料液流动方向和过滤方向平行•颗粒被截留在过滤膜内部或表面•膜表面形成滤饼 (Cake)切向流过滤TFF OR 错流过滤CFFT angential Flow Filtration or Crossflow Filtration•料液流动方向和过滤方向垂直•截留颗粒或分子从液体中分离出来•切向流抑制了溶质在膜表面的堆积•筛网: 支撑和扰流的作用，增加对膜的冲刷效果死端过滤 VS 切向流过滤 DEAD-END VS CROSSFLOW FILTRATION切向流过滤的应用 CROSSFLOW FIL TRATION APPLICATION浓缩或澄清 CONCENTRATION OR CLARIFICATION 小分子不断透过膜成为透过液, 大分子 (样品) 不断被截留回流至储罐, 储罐中的样品体积越来越少, 样品浓度越来越高。

•P1 = Inlet pressure 进口端压力•P2 = Outlet pressure 出口端压力或回流端压力•P3 = Permeate pressure 透过端压力DIAFILTRATION 洗滤BATCH 批次模式•加洗涤液稀释料液•再浓缩 (去除洗涤体积)•重复CONTINUOUS 连续模式•恒定体积模式•浓缩的同时加入洗涤液, 使加入洗涤液的速度与过滤速度相同, 在系统内保持体积和浓度的恒定。

•储罐中样品体积和浓度始终保持不变, 样品的缓冲体系逐渐被置换成另一种缓冲体系。

膜孔径的选择样品浓缩和透析:•样品截留模式: 膜孔径大小为目标分子量的1/3-1/5•样品透过模式: 膜孔径一般大于目标分子量的5-10倍•两种物质分离模式: 一般需要分子量差异在10倍以上菌体/细胞收获:•细胞浓缩：超滤膜通常更容易操作•分离细胞和蛋白：微滤膜通常会获得更好的收率滤膜的选择一般来说，对于哺乳动物细胞分泌表达的澄清过滤，可选择0.2到0.65μm的微滤膜；对于大肠杆菌裂解液的澄清过滤可选择500 KD或750 KD超滤膜；⽽酵⺟分泌上清的澄清过滤可使用750 KD超滤膜或0.1μm微滤膜。

1切向流过滤原理切向流过滤原理是一种在流动系统中用于精细过滤微粒的技术。

它利用流体的流动和微粒的分散性质，将微粒排除在流体流过特定的过滤介质时。

本文将详细介绍切向流过滤原理的机制和应用。

切向流过滤原理基于流体流动时的牛顿第一定律，即物体在不受外力作用时，保持匀速直线运动或保持静止的状态。

当流体经过精细过滤介质时，流经微孔的速度会减小，从而减小了流体的惯性。

由于微粒的质量比流体大，所以微粒会保持它们的原始速度，以及取向和位置，继续前进，穿过过滤介质。

在切向流过滤中，流体通过一个慢速旋转的细长管道，过滤介质位于管道内部的壁面上。

根据微粒的运动原理和过滤介质的作用，可以将流体微粒的过滤过程分为三个阶段：捕获、传递和排出。

首先是捕获阶段。

在管道中的过滤介质上，微粒受到细长管道壁的惯性作用，沿着壁面的切向运动形成一个薄层。

随着流体的通过，微粒在薄层中的位置被固定，靠近管道壁面。

然后是传递阶段。

微粒沿着管道壁面的切向运动，逐渐向下游传递。

由于过滤介质的细小孔隙，微粒不能穿过这些孔隙，只能继续沿着壁面运动。

最后是排出阶段。

当微粒到达管道末端时，它们因为惯性的作用而冲出流体，并落入管道底部的收集器中。

通过定期清洗收集器，可以将积聚的微粒排出系统。

切向流过滤技术具有几个重要的优势。

首先，与传统的一般过滤器相比，切向流过滤器具有更高的过滤效率。

其次，切向流过滤器能够过滤比一般过滤器更小的微粒，达到更高的分离效果。

此外，切向流过滤器的排污时间可控，允许方便的维护和周期性清洗，从而实现连续过滤。

切向流过滤器的应用广泛。

在工业生产中，它常用于精细过滤液体，如溶剂、纯化溶液和废水。

它还可以用于液态材料的分离、分级和纯化过程。

例如，在制药工业中，切向流过滤器常用于对药物精制过程中的杂质去除，从而提高产品质量和纯度。

在食品加工中，切向流过滤器可以用于果汁、酒精和糖浆等液态食品的细菌、颗粒物和杂质的分离。

总之，切向流过滤是一种基于微粒惯性作用的高效、精细过滤技术。

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。