ultrafiltration concentration

定义：溶质被膜截留，水分子穿过膜，溶质得以浓缩的方法。

学科：生物化学与分子生物学_方法与技术

相关名词：切向流 分子筛 膜分离 浓差极化

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

超滤浓缩是以切向流为动力，利用分子筛原理进行膜分离的过程。是以一定的压力为条件，溶剂及小分子量的物质透过微孔膜，而直径较大的分子则被截留（截留部分也就是浓缩液），从而达到分离、提纯和浓缩的目的。超滤膜的孔径通常在3～300nm之间，选用不同孔径的超滤膜，可以将相对分子质量在几百到几十万之间的物质进行分离。超滤膜的工作压力一般为0.1～0.5MPa。超滤技术在食品、医药、超纯水制备及生物技术等领域得到了广泛应用。

超滤膜材料可分为有机高分子材料和无机材料两大类。用于制备超滤膜的有机高分子材料包括醋酸纤维素材料、聚醚砜材料、芳香聚酰胺材料、聚丙烯腈材料和聚氯乙烯共聚物材料等。无机膜材料包括致密金属材料、氧化物电解质材料、多孔金属材料、多孔陶瓷材料和分子筛材料等。

蛋白质的超滤过程不能仅视为一个筛分过程，分离的程度取决于膜表面的物化性质（如膜材质、孔径大小和分布等）和超滤过程中操作条件的控制（包括操作压力、温度以及料液流动方式等）。在选择膜材质时，应特别注意膜材料的表面性质，因为膜表面是液体和膜相互作用的界面，溶质和膜之间会有静电相互作用或电荷转移反应，因而膜表面的极性、溶液的pH和膜的粗糙程度等因素对膜的分离效率影响很大。

膜孔径与溶质大小的相对尺寸对膜污染有影响，若膜孔径与溶质大小为同一数量级，则某些较小的粒子可能堵塞膜孔；若膜孔径比溶质分子尺寸小得多，则超滤中这些溶质不仅不会堵塞膜孔，而且能在黏滞流动剪切力作用下离开膜表面，因而通量不会降低。操作压力过低，通量太低；压力过高，则产生负面效应，导致通量快速衰减。随蛋白质溶液温度升高，料液黏度降低，加大了蛋白质分子在溶液中的运动，不易在膜表面吸附。采用切向流过滤法使被处理溶液平行于滤膜表面流动，与过滤方向垂直相切，溶液在压力的作用下过滤，可有效地破坏浓差极化的形成条件。

（延伸阅读作者：东北师范大学生命科学学院 宋成程博士）

责任编辑：张鹏辉