真空過(guò)濾詳細(xì)介紹
常見的實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾方式
過(guò)濾(filtration)是將水溶液中的懸浮顆粒以不同孔徑的濾膜(membrane filters)或多孔性材料阻檔，藉此分隔非均相混合物中的固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)，達(dá)到分離、澄清的效果。過(guò)濾的方式又分為三種：重力過(guò)濾(gravity filtration)、真空過(guò)濾(vacuum filtration)及壓力過(guò)濾(pressure filtration)，可依過(guò)濾樣品特性、懸浮顆粒去除效率、過(guò)濾所耗費(fèi)時(shí)間等，選擇合適的過(guò)濾方式及濾膜規(guī)格。
真空過(guò)濾原理
真空過(guò)濾(vacuum filtration)，常以真空幫浦搭配過(guò)濾瓶組及濾膜操作使用，又稱負(fù)壓過(guò)濾、減壓過(guò)濾或抽氣過(guò)濾(suction filtration)。其利用抽氣減壓裝置將濾紙下方的空氣部分抽除，造成壓力差，使液體在重力與壓力差的雙重作用下加速過(guò)濾，以達(dá)到快速分離液體與固體沉淀物的目的。
真空過(guò)濾裝置
真空過(guò)濾所需裝置通常包括：真空幫浦(vacuum pump)、緩沖瓶(safety trap)、過(guò)濾漏斗(filter holder)以及接收瓶(receiver flask)四個(gè)部份，過(guò)濾漏斗+接收瓶又常稱為過(guò)濾瓶組。
A.真空幫浦(vacuum pump)
真空幫浦是將一特定空間的氣體分子抽除，達(dá)到一定壓力差進(jìn)而加速過(guò)濾。一般而言，真空度685 mmHg的真空幫浦即可滿足大部份過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，因685 mmHg代表已具90%壓力差，選擇更高真空的幫浦對(duì)整體流程影響不大。(*1大氣壓為760 mmHg)
如何選擇真空幫浦(vacuum pump)
選擇幫浦種類：確認(rèn)樣品類型為一般水溶液、有機(jī)溶劑、或腐蝕性樣品
選擇幫浦真空度：確認(rèn)樣品狀態(tài)，如懸浮顆粒多寡、液體黏稠度等。一般而言，較黏稠或多雜質(zhì)樣品需選擇較高真空度機(jī)種。
選擇幫浦流量:抽氣過(guò)濾瓶容積會(huì)影響過(guò)濾速度。一般建議幫浦流量與容積呈正比。
洛科無(wú)油式真空幫浦相較于一般水流抽氣幫浦(water pump)優(yōu)勢(shì)為
－真空度及減壓效率不受溫度影響
－不需額外用水或水循環(huán)，節(jié)省能源
－不污染水質(zhì)，保護(hù)環(huán)境
洛科Rocker 300真空幫浦，真空度達(dá)685mmHg，可滿足大部分實(shí)驗(yàn)室真空過(guò)濾需求
B.緩沖瓶(safety trap)
緩沖瓶在真空過(guò)濾系統(tǒng)中通常安裝于幫浦與接收瓶之間，可避免因操作不當(dāng)，如：沒洩壓就關(guān)閉電源，而導(dǎo)致濾液倒流入壓力較小的幫浦內(nèi)。若不慎倒流時(shí)，濾液會(huì)優(yōu)先流至緩沖瓶中，使水不致于立刻流入真空幫浦造成損壞。緩沖瓶的選擇包含：GL45玻璃血清瓶、真空瓶或廢液瓶。
C.過(guò)濾瓶組
過(guò)濾瓶組可分為過(guò)濾漏斗及接收瓶?jī)刹糠萁M成。
C-1.過(guò)濾漏斗(filtration holder)
用以承載濾紙(filter paper)或?yàn)V膜(filter membrane)，并確保溶液通過(guò)濾膜以完成過(guò)濾。漏斗可利用硅膠塞、旋卡等方式固定于接收瓶上方。
C-2.接收瓶(receiver flask)
又稱抽氣過(guò)濾瓶(suction flask)或廢液瓶，用以接收及收集過(guò)濾溶液。接收瓶與緩沖瓶之間可使用耐壓硅膠管連接，連接時(shí)應(yīng)依接頭選擇合適管徑的硅膠管，若仍難以連接可沾取水涂抺于接頭處，以利套入硅膠管。
如何選擇過(guò)濾瓶組
●過(guò)濾漏斗尺寸：漏斗尺寸應(yīng)依樣品體積選擇，漏斗分為可適用25 mm、47 mm或90 mm直徑的濾膜尺寸，漏斗尺寸的挑選與過(guò)濾體積呈正比。
●過(guò)濾瓶組材質(zhì)：依樣品溶液與應(yīng)用挑選合適的漏斗及接收瓶材質(zhì)，相關(guān)資訊請(qǐng)參考耐化學(xué)性質(zhì)表(chemical compatibility chart)。
真空過(guò)濾應(yīng)用與用途
●一般水樣過(guò)濾，如懸浮固形物、微生物等
●細(xì)胞培養(yǎng)基、緩沖液之澄清過(guò)濾
●化學(xué)合成產(chǎn)物之分離
●工業(yè)溶液粗濾、細(xì)濾
附錄1:洛科無(wú)油式真空過(guò)濾幫浦
洛科適合「過(guò)濾應(yīng)用」的真空幫浦皆無(wú)油霧污染、不需保養(yǎng)，可大致分類如下
媒介 | 抽氣幫浦 (氣) | 抽水幫浦 (液) | ||
幫浦系列 | Rocker 真空幫浦 | Rocker C 耐腐蝕幫浦 | Chemker 耐腐蝕幫浦 | Alligator 抽水幫浦 |
分類 | 無(wú)油式 | |||
作動(dòng)原理 | 活塞式 | 隔膜式 | ||
適用樣品 | 一般樣品 (非化學(xué)品) | 有機(jī)溶劑 | 有機(jī)溶劑及腐蝕性樣品 | 一般樣品 (非化學(xué)品) |
特色 | • Prote™ 保護(hù)幫浦不進(jìn)水 | • PTFE 鍍膜，耐化佳 | • 全PTFE腔體，極耐腐蝕 | • 直接排水，省40%空間 |
附錄2:洛科真空過(guò)濾系統(tǒng)與應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用 | 一般過(guò)濾 | 溶劑純化 | 微生物過(guò)濾 | 懸浮固形物 |
過(guò)濾系統(tǒng)
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Lafil 300 – LF 30 | Lafil 300C – VF 12 | Lafil 300 – SF 10 | Lafil 300 – LF 30 | |
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Rocker 300 – MF 31 | Rocker 300C – VF 12 | MultiV-ac 301 – MB – A | MultiV-ac 310 – MS – A |
附錄3:洛科真空過(guò)濾漏斗(filter holder)
MF 系列 | LF 系列 | SF 系列 | VF 系列 | ||
MF Pro | MF | ||||
結(jié)合方式 | 磁吸 | 旋卡扣緊 | 旋卡扣緊 | 夾具 | |
適用濾膜直徑 | 47 mm | 47 mm | 47 mm | 25 / 47 / 90 mm | |
材質(zhì) | PPSU | PES | PES | SS316 不鏽鋼 | 硼矽玻璃 |
Autoclave | V | V | V | V | V |
特色 | • 可單手操作 • 搭配各種接收瓶 | • 可搭配血清瓶 | • 快速火焰滅菌 | • 濾膜墊片採(cǎi)磨砂玻璃材質(zhì)或不鏽鋼濾網(wǎng) | |
應(yīng)用 | • 一般過(guò)濾 • 水中懸浮固形物 • 連續(xù)過(guò)濾 | • 一般過(guò)濾 • 水中懸浮固形物 | • 微生物檢測(cè) • 水中懸浮固形物 | • HPLC移動(dòng)相前處理 • 有機(jī)溶劑過(guò)濾 | |
參考資料
1.臺(tái)大化學(xué)系教學(xué)網(wǎng)-基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能
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