真空過濾裝置作為實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的核心設(shè)備，其過濾膜的合理選擇直接影響實(shí)驗(yàn)效率和結(jié)果可靠性。不同規(guī)格的過濾膜在理化性質(zhì)、通量特性和應(yīng)用場(chǎng)景上存在顯著差異。過濾膜比較重要的參數(shù)有三項(xiàng)——材質(zhì)、孔徑和直徑。濾膜材質(zhì)影響膜在特定化學(xué)環(huán)境下的耐久性、高壓或機(jī)械應(yīng)力下的表現(xiàn)，以及水或油的過濾效果（疏水或者親水）；孔徑?jīng)Q定了膜能截留的顆粒大小和截留效率，孔徑越小，截留的顆粒越小，過濾精度越高，同時(shí)通量也通常越低，過濾速度減慢，孔徑越大則反之；過濾膜的直徑?jīng)Q定了過濾面積，直徑越大，過濾面積越大，處理速度越快，同時(shí)能夠過濾的液體量也越多。

        在上述三項(xiàng)濾膜的重要參數(shù)中，濾膜直徑往往是最被忽視的一項(xiàng)。例如有些用戶再過濾固含量較高的水中懸浮物時(shí)，會(huì)出現(xiàn)濾速慢、甚至濾不動(dòng)的問題。用戶通常會(huì)懷疑是否是抽濾泵的功率不夠，但抽濾泵的功率只能間接影響過濾時(shí)的吸力和抽速，而影響過濾效率的主要因素是濾膜的有效過濾面積和吸力。下面我們就幾種實(shí)驗(yàn)室真空過濾裝置中常用的濾膜直徑，介紹其特點(diǎn)和分別適合于哪些用途。

●直徑25mm微量濾膜

        是負(fù)壓真空抽濾裝置中可以適配的尺寸最小的過濾膜，有效過濾面積通常在2.5-3.6cm2之間。較為常見的應(yīng)用有：常規(guī)理化分析，如ICP-MS樣品前處理10-50mL溶液過濾；納米材料（如石墨烯、量子點(diǎn)）的分散液過濾，去除團(tuán)聚體；研發(fā)時(shí)對(duì)電池電解液的凈化，可以防止電極污染；過濾低體積的疫苗、抗體溶液或細(xì)胞培養(yǎng)液，進(jìn)行除菌或者澄清；法醫(yī)與刑偵時(shí)，過濾微量物證，如血液稀釋液、泥土提取液等樣品；高價(jià)值試劑的澄清純化過濾。

       總體而言，Φ25mm的濾膜適宜于過濾樣品價(jià)值高，或者微量、少量的樣品。由于其有效過濾面積更小，過濾時(shí)，相比更大尺寸的濾膜，能使需要被截流固體、顆粒物或微生物等更集中的分布在濾膜表面，方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)濾膜對(duì)于濾液的吸附也會(huì)減少，可以使更多的液體通過濾膜流入集液瓶?jī)?nèi)。

       此外，Φ25mm的微孔過濾膜一般會(huì)搭配容量更小的真空過濾瓶，以及其他一些附件來輔助過濾。如FS300M微量真空抽濾裝置，其配置的抽濾泵上帶有真空表和調(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)過濾樣品的需要，來調(diào)慢過濾速度或者調(diào)小過濾壓力，避免樣品被破壞。而在過濾瓶容量上則采用15ml的量筒式過濾杯搭配125ml錐形集液瓶。15ml的量筒式過濾杯可以更準(zhǔn)確的觀察待過濾液體的液量，同時(shí)小容量過濾瓶組可以大幅減少濾液的損失，更加適合珍貴、微少量樣品過濾。

●直徑47或50mm標(biāo)準(zhǔn)濾膜

        這是實(shí)驗(yàn)室使用最多，最為廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)尺寸過濾膜，所以用途也最為廣泛，許多國家、不同行業(yè)領(lǐng)域的國標(biāo)檢測(cè)方法中，都推薦或者指定使用該種直徑規(guī)格的過濾膜。有效過濾面積通常在10-14cm2之間。由于需求量大、產(chǎn)量大，聚有規(guī)模成本優(yōu)勢(shì)，其售價(jià)也有雨其他種類的過濾膜。

       Φ 47或50mm標(biāo)準(zhǔn)濾膜較為常見的應(yīng)用包括但不限于如：環(huán)境水樣100-500mL的顆粒物、懸浮物檢測(cè)截留過濾；微生物富集，藥品、食品等行業(yè)檢測(cè)致病菌的膜富集培養(yǎng)；蛋白純化，層析洗脫液的終端除菌處理；工業(yè)設(shè)備、汽車等制造時(shí)，檢測(cè)生產(chǎn)后的零部件清潔度；干粉細(xì)胞培養(yǎng)基配置后，進(jìn)行除菌過濾；PBS等緩沖液的澄清過濾；HPLC/UPLC等流動(dòng)相試劑的澄清除雜質(zhì)過濾，以延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命，并起到脫泡效果。

       需要注意的是，雖然很多應(yīng)用都需要適應(yīng)Φ 47或50mm標(biāo)準(zhǔn)濾膜，但是由于沒中應(yīng)用都有自身的特性，如濾液化學(xué)性質(zhì)、使用場(chǎng)所、過濾后需要濾膜上的產(chǎn)物還是濾液等都不盡相同，所以在搭配的抽濾泵、過濾裝置結(jié)構(gòu)、過濾瓶組的材質(zhì)等各方面都有顯著差異。 例如環(huán)境監(jiān)測(cè)和科研機(jī)構(gòu)會(huì)外出，進(jìn)行江河湖海等地表水的采用過濾。針對(duì)這種應(yīng)用的便攜式真空抽濾裝置FS300PDC，雖然同樣能夠適配直徑47、50mm濾膜，但是由于不在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室過濾，所以在電機(jī)的電源上采用直流電機(jī)，可以連接汽車點(diǎn)煙器、蓄電池、充電寶移動(dòng)電源進(jìn)行供電。為了方便攜帶，避免運(yùn)輸時(shí)的破損和不變，該機(jī)型的過濾瓶全部采用工程塑料材質(zhì)制作，沒有任何玻璃不見，輕便、耐摔。過濾瓶的所有部件采用套娃式結(jié)構(gòu)，小部件置入大部件中，最后全部放入集液瓶?jī)?nèi)一體收納，便于運(yùn)輸時(shí)縮小空間占用。

●直徑90mm大尺寸濾膜

        這是一種有效面積高達(dá)40-50cm2的大尺寸過濾膜，更大的有效過濾面積使得需要截流的固體顆粒物、微生物能夠更分散的分布在濾膜上，截流量對(duì)應(yīng)有效過濾面積的倍數(shù)增長(zhǎng)。所以單張濾膜的過濾量大幅提升、過濾同等容量和性狀樣品的過濾效率也大幅提升。

        實(shí)驗(yàn)室常用的Φ 47或50mm標(biāo)準(zhǔn)濾膜，不同孔徑、品牌和材質(zhì)的膜會(huì)有一定的差異，但總體而言，該規(guī)格的膜過濾量一般不超過2L，如果用于過濾2L以上或者小試、中試的樣品，那么單張膜單次會(huì)被堵塞，無法完成過濾，中途需要停下來，更換一張濾膜。如果直接使用搭配Φ90大尺寸濾膜的真空過濾裝置，如FS400L大容量真空過濾裝置，就可以在一張濾膜不更換的前提下，完成5L以上的濾液過濾。FS400L的集液瓶為容量5L的藍(lán)蓋玻璃試劑瓶，過濾結(jié)束后便于直接蓋瓶蓋保存，如果過濾量更大，還可以更換10L的藍(lán)蓋試劑瓶。

        大尺寸過濾膜除了能夠過濾比25、47、50mm更多的濾液外，對(duì)于同等工況下，由于濾膜尺寸更大，使得被截留的固形物可以更廣的分布在濾膜表面，所以通過效率也顯著更高。這是由于這種特性，大尺寸濾膜還可以被應(yīng)用在污水的懸浮物檢測(cè)過濾、粘稠的樣品澄清除雜質(zhì)過濾，以及其他各種固含量高、使用常規(guī)尺寸濾膜過濾速度慢的工況。需要注意的是此種應(yīng)用中除了增大有效過濾面積外，還需要提升真空泵的附加吸引力，兩相配合提升過濾效率。如圣斯特Sciencetool的FS410V粘稠和高固體含量真空抽濾裝置，就是使用了一臺(tái)真空度高達(dá)25mbar的二級(jí)高真空負(fù)壓抽濾泵搭配大尺寸濾膜的過濾裝置，能夠答復(fù)提升過濾效率。

        綜上所述，直徑90mm冷漠主要的應(yīng)用有：工藝開發(fā)，生物反應(yīng)器收獲液的初級(jí)澄清；培養(yǎng)基制備，5-10L細(xì)胞培養(yǎng)液的除菌過濾；油品分析，潤(rùn)滑油中磨損金屬顆粒的定量截留；粘稠樣品，如硅膠化妝品的脫泡和澄清；污水等雜質(zhì)含量高的懸浮物檢測(cè)過濾等等。

配備加強(qiáng)型支撐結(jié)構(gòu)，流速可達(dá)200-500mL/min，適用于：

工藝開發(fā)：生物反應(yīng)器收獲液的初級(jí)澄清

142mm生產(chǎn)型濾膜（有效面積125cm2）配置多層支撐系統(tǒng)，處理能力達(dá)1-5L/min，主要應(yīng)用于：

中試生產(chǎn)：單抗等生物制品的終端除菌過濾

水處理驗(yàn)證：純化水系統(tǒng)的細(xì)菌截留驗(yàn)證

空氣監(jiān)測(cè)：潔凈區(qū)懸浮粒子的分級(jí)采集

二、過濾膜選擇技術(shù)矩陣

選擇過濾膜需建立多維決策模型：

樣品通量計(jì)算：根據(jù)達(dá)西定律Q=KAΔP/(μL)，其中K為膜通透系數(shù)，需結(jié)合樣品粘度μ計(jì)算所需膜面積

截留效率驗(yàn)證：采用乳膠球挑戰(zhàn)試驗(yàn)，確保目標(biāo)粒徑顆粒截留率>99.9%

化學(xué)兼容測(cè)試：參照ASTM D543標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行72小時(shí)浸泡實(shí)驗(yàn)

表面特性匹配：疏水膜（PTFE）適用于有機(jī)溶劑，親水膜（PVDF）適合水溶液體系

三、前沿技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)

新型梯度孔徑濾膜（如3D打印多級(jí)結(jié)構(gòu)膜）可實(shí)現(xiàn)單膜多級(jí)過濾，將13mm濾膜的通量提升300%。智能傳感濾膜集成pH、濁度傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過濾進(jìn)程。2023年Nano Letters報(bào)道的石墨烯復(fù)合濾膜，在47mm規(guī)格下對(duì)新冠病毒的截留效率達(dá)99.9999%。

實(shí)驗(yàn)人員在選擇濾膜時(shí)，需建立"樣品體積-目標(biāo)物質(zhì)-檢測(cè)方法"的三維選擇模型。例如微生物檢測(cè)需嚴(yán)格遵循ISO 7704標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定膜尺寸，而HPLC樣品則應(yīng)優(yōu)先考慮13mm PTFE膜避免背景干擾。隨著精準(zhǔn)檢測(cè)需求的提升，定制化濾膜尺寸（如8mm微型針式濾器）正在特殊檢測(cè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。