直播预告 | 一文get 超滤关键工艺参数

提高切向流速可以增加对膜表面的清扫效应，缓解浓差极化，增加透过流量。但高切向流速也会带来较高的剪切力，需考虑样品的耐受性，更大的切向流量需要配置更大的泵和管路，从而增加硬件成本和系统死体积。切向流速与膜包结构和筛网类型也有关，供应商针对膜包特点，会给出推荐的切向流速，例如 PALL T-series 系列超滤膜最优的切向流速为 5-8L/m²/min，微滤 10-20 L/m²/min（悬浮筛网），但基于一些敏感样品的稳定性也可低于推荐范围，PALL T-series 系列超滤膜低切向流速为 3L/m²/min。更多细节可参考相应供应商对应的验证指南及操作指南，结合样品特征以及过滤工艺时间要求，采用满足工艺要求的流速。

*浓差极化：溶质分子在接近或膜表面的堆积。比膜标称 MWCO 大的溶质分子被膜截留，而小于孔道的溶质分子可以自由或部分透过膜。

除了优化切向流速，跨膜压也是至关重要的参数。在恒定切向流速的前提下，可以对跨膜压力进行优化。在该过程中 FLUX* 与 TMP 的关系分两个阶段，第一阶段为膜控制区，即 TMP 增加，FLUX 随之增加；第二个阶段是凝胶层控制区，这一阶段受到浓差极化的影响，FLUX 随 TMP 的增加幅度大幅减缓甚至不再增加。因此，最佳 TMP 值应该选择在第二阶段出现之前的一段区间，此时 FLUX 已经处于较高水平，且 TMP 也不会非常高，从产品耐受、工艺时间以及节约能源方面都是最优选择。以 FLUX（滤出速度）vs TMP (跨膜压力）作图（图1）:

*FLUX：透过流速

图1：FLUX vs TMP 示意图

此外，对于孔径较大的膜，为了防止浓差极化过早出现，还需要对透过端进行控制，比如微滤的浓缩。

洗滤是超滤工艺中相对较难平衡的一个点。在高浓度时洗滤，所需缓冲液体积较小，但通量逐渐下降，而且因为浓度变化较大，有可能对样品稳定性存在影响。在低浓度时洗滤，通量较高，但洗滤体积较大，洗滤时间也较长。如何在浓缩因子、洗滤体积和处理时间中寻找一个最佳平衡点，是洗滤工艺的关键。经验的做法，可以参考如下经验公式：

举例来说，如果 Cwall为134g/L，则最佳洗滤浓度为 134/2.718 (49g/L)。可以通过记录浓缩过程中通量与浓度的数据作图（图2），得到 Cwall。Cwall 为透过端通量衰减为 0 时的样品浓度。

图2：通量对浓度作图

最佳洗滤点通常是一种理想状态，实践中通常选择最佳洗滤点附近区间的浓度都可以满足工艺的要求。

为了帮助大家更好地了解超滤（切向流技术一种）工艺开发，颇尔将于1月11日(下周三）晚19:00带来更深入的介绍。此次将会重点介绍：什么是切向流过滤技术？作为典型的切向流过滤产品-膜包，我们应该如何正确操作和使用？颇尔自动化台面超滤系统已重磅上市，本期交流会也会详细介绍它如何为工艺开发带来更友好的使用体验？期待与大家共同探讨和学习。