过滤器选择.doc

1、过 滤 器 选 择 系 列 恒 压 载 量 测 试 实 验 Vmax（ 一 ）从 本 期 开 始 ， 我 们 将 会 逐 步 介 绍 如 何 选 择 符 合 工 艺 要 求 的 过 滤 器 。 本 期 的 内 容 是 介 绍最 常 用 的 恒 压 载 量 测 试 实 验 Vmax ， 该 实 验 是 一 种 加 速 实 验 。 它 在 很 短 的 时 间 内 用小 量 体 积 料 液 即 可 确 定 过 滤 器 的 载 量 ， 并 根 据 该 载 量 确 定 在 要 求 的 工 艺 时 间 内 完 成 一定 规 模 料 液 过 滤 的 过 滤 器 配 置 。 因 此 ， 该 实 验 可 以 在

2、 最 短 的 时 间 内 用 最 少 的 成 本(包 括 滤 器 和 料 液 )， 高 效 的 完 成 预 过 滤 和 终 端 过 滤 器 的 配 置 。 但 该 实 验 方 法 仅 适 用于 膜 过 滤 器 和 表 面 过 滤 器 ， 不 适 用 于 以 吸 附 机 理 为 主 的 深 层 过 滤 器 的 放 大 。通 常 对 于 恒 定 流 速 的 过 滤 ， 存 在 两 种 堵 塞 模 型 (图 一 ， 见 下 期 )。 一 种 是 压 力 随 时间 呈 线 性 上 升 ， 我 们 称 之 为 滤 饼 过 滤 。 这 种 堵 塞 模 型 通 常 发 生 在 料 液 中 存 在 刚 性 颗

3、 粒时 ， 在 滤 膜 上 方 会 形 成 一 个 滤 饼 层 ， 这 种 堵 塞 模 型 不 会 引 起 滤 膜 的 完 全 堵 塞 ， 只 要 提高 过 滤 压 力 就 会 不 断 有 滤 液 滤 出 。 另 一 种 堵 塞 模 型 是 逐 渐 堵 塞 模 型 ， 对 于 这 种 堵 塞 情况 ， 会 引 起 滤 膜 的 完 全 堵 塞 ， 在 后 期 增 加 压 力 不 能 使 更 多 滤 液 滤 出 。 在 绝 大 多 数 的 情况 下 ， 特 别 是 对 于 含 生 物 大 分 子 的 料 液 ， 膜 过 滤 器 和 表 面 过 滤 器 均 符 合 逐 渐 堵 塞 模 型 。对 于

4、不 符 合 逐 渐 堵 塞 模 型 的 工 艺 ， 需 要 用 另 一 种 载 量 测 试 实 验 进 行 (Pmax 恒 流 实验 )。图 1. 两 种 堵 塞 模 式下 面 以 一 个 实 际 例 子 来 说 明 如 何 进 行 滤 膜 面 积 的 确 定某 未 经 充 分 预 过 滤 含 细 小 颗 粒 的 原 料 液 直 接 进 行 除 菌 过 滤 ， 批 量 为 1000L， 要 求的 工 艺 时 间 为 2 小 时 。 我 们 用 Millipore Express SHF 0.2m 膜 片 进 行 小 规 模 实验 ， 用 时 间 和 t/V 作 图 ， 可 以 做 出 如 下

5、图 线 。我 们 可 以 从 该 直 线 求 出 Vmax 和 Qi Vmax = 1/0.0008 =1250ml 由 于 该 滤 膜 面 积 为 13.8cm2,所 以 单 位 面 积 Vmax 为 1.25L/0.00138 m2= 905.8 L/m2 Qi = 1/0.0056 = 178.6ml/min = 10.7 L/h 单 位 面 积 Qi 为 10.7L/h / 0.00138 m2 = 7765.2 LMH 因 此 ， 在 无 时 间 要 求 时 ， 所 需 Millipore Express SHF 最 小 面 积 为Amin = Vb/Vmax = 1000L / 9

6、05.8 L/ m2= 1.10m2 要 求 在 2 小 时 内 完 成 过 滤 ， 所 需 Millipore Express SHF 最 小 面 积 为Amin = Vb/Vmax + Vb/(QiTb) = 1000/905.8 + 1000/(7765.2X2) = 1.17m2 在 通 常 情 况 下 ， 需 要 在 最 小 面 积 基 础 上 设 定 一 个 1.21.5 左 右 的 安 全 系 数 。 所 以在 该 工 艺 中 一 个 30”的 Millipore Express SHF 滤 芯 过 滤 器 (实 际 过 滤 面 积 为1.62)， 可 以 满 足 过 滤 工 艺

7、 的 要 求 ， 安 全 系 数 为 1.38。过 滤 器 选 择 系 列 恒 压 载 量 测 试 实 验 Vmax（ 五 ）下 面 以 一 个 实 际 例 子 来 说 明 如 何 进 行 滤 膜 面 积 的 确 定 。某 未 经 充 分 预 过 滤 含 细 小 颗 粒 的 原 料 液 直 接 进 行 除 菌 过 滤 ， 批 量 为 1000L， 要 求的 工 艺 时 间 为 2 小 时 。 我 们 用 Millipore Express SHF 0.2m 膜 片 进 行 小 规 模 实验 ， 用 时 间 和 t/V 作 图 ， 可 以 做 出 如 下 图 线 。我 们 可 以 从 该 直 线

8、 求 出 Vmax 和 Qi Vmax = 1/0.0008 =1250ml 由 于 该 滤 膜 面 积 为 13.8cm2,所 以 单 位 面 积 Vmax 为 1.25L/0.00138 m2= 905.8 L/m2 Qi = 1/0.0056 = 178.6ml/min = 10.7 L/h 单 位 面 积 Qi 为 10.7L/h / 0.00138 m2 = 7765.2 LMH 因 此 ， 在 无 时 间 要 求 时 ， 所 需 Millipore Express SHF 最 小 面 积 为Amin = Vb/Vmax = 1000L / 905.8 L/ m2= 1.10m2 要

9、 求 在 2 小 时 内 完 成 过 滤 ， 所 需 Millipore Express SHF 最 小 面 积 为Amin = Vb/Vmax + Vb/(QiTb) = 1000/905.8 + 1000/(7765.2X2) = 1.17m2 在 通 常 情 况 下 ， 需 要 在 最 小 面 积 基 础 上 设 定 一 个 1.21.5 左 右 的 安 全 系 数 。 所 以在 该 工 艺 中 一 个 30”的 Millipore Express SHF 滤 芯 过 滤 器 (实 际 过 滤 面 积 为 1.62)，可 以 满 足 过 滤 工 艺 的 要 求 ， 安 全 系 数 为 1.38。以 下 为 重 组 蛋 白 工 艺 中 的 典 型 Vmax 和 通 量 数 据 ， 仅 供 参 考上 图 点 击 可 放 大 。全 文 完