1.过滤技术简介
过滤技术广泛应用于日常生活和工作中，如口罩、净水器、自来水上的过滤装置等，也广泛应用于制水（农药、重金属、悬浮物、胶体、细菌和病原体等物质的去除）、污水处理、食品（去残渣）、饮料（酒类、果汁、糖类）、乳制品（浓缩、换液、乳清脱盐）等领域。对于制药行业而言，更是无处不在，空调的过滤器、储罐上的呼吸器以及工艺中的多个位点都会使用过滤技术进行处理，如深层过滤、缓冲液和中间体过滤、除菌过滤、除病毒过滤和超滤等。
根据膜本身孔径大小进行分类，由大到小可以依次分为微滤、超滤、纳滤和反渗透；根据操作模式分类，可以分为直流过滤或常规过滤（Normal Flow Flitration, NFF）和切向流过滤（Tangential Flow Filtration, TFF）。切向流过滤中根据膜组件的不同形式，目前主要有四种形式，分别是中空纤维、板膜、管式膜和卷式膜（如下图所示）。
2.切向流过滤技术
切向流过滤相较于常规过滤的最大特点在于存在平行膜方向切向流速，这可以很好的避免过滤过程中截留物质在膜面积的堆积和浓差极化等问题，过滤过程中可以保证膜的通透性和良好的流速稳定性，由此也可以保证膜的使用周期或寿命更长。下图为上文提到的4种切向流过滤的组件形式，其中，中空纤维由一定数量的膜丝组成，过滤流体由膜丝内部进入，透过膜的部分到膜丝外侧汇集到透过端，被截留的物质留在膜丝内部，并回到存储罐中；板膜通常由滤膜和支撑层组成，通过一定技术将平铺的膜单元组成一个整体膜包的形式，滤膜和支撑层都是平铺形式的，通常需要配合夹具一起使用；管式膜，通常由支撑层和膜过滤层组成，流体由管道内进入，悬浮固体颗粒等杂质被截留在管道内；卷式膜由进液支撑层、滤膜、透过支撑和透过管组成，流体由进液通道进入滤器，透过膜的部分最终汇聚到透过管内，被截留部分返回存储罐。
3.卷式膜结构解析和特点分析
卷式膜也称螺旋卷式膜，最早在上世纪60年代由美国科学家Gulf General Atomics开发用于海水淡化项目，结构形式上与板膜有一定的相似，也可以认为它是板膜的另一种形式，所以在应用场景或选择上与板膜存在一定的重叠。
由上图A可见，卷式膜的进液通道主要有进液筛网，起到支撑和引起湍流的作用，在两张滤膜之间插入透过支撑层，对过滤膜形成支撑作用，两张膜的三个边缘用环氧或聚氨酯等胶黏密封，第四个未密封的边固定在有开孔的透过管上。这样，两张膜片和一张透过液筛网就形成一边开口、三边密封的基本过滤单元。每个单元的开口正对透过管的孔，透过滤膜的透过液就可以被收集到透过管内。进液筛网和基本过滤单元绕中心的透过管卷绕成螺旋状，即为一个完整的卷膜组件。在使用时通常需要配合不锈钢套筒进行组合使用，如图B所示，根据膜组件直径、长度和安装数量等，套筒需要进行相应的调整，以达到适配。
4.卷式超滤膜应用与特点分析
卷式超滤膜技术作为一种高效、精密的分离纯化手段，在众多行业的产品精制和废水处理过程中都扮演着至关重要的角色。其独特的分子截留特性，使该技术能够灵活应用于不同规模和复杂度的工艺流程中，实现对目标产物的精确分级以及杂质的有效去除。卷式超滤膜的截留分子量范围涵盖几百Da－上千KDa，可截留大分子杂质（如蛋白、色素、多糖等），透过小分子目标产物；也可截留小分子多肽，寡核苷酸，肝素等目标产物，透过小分子杂质（无机盐、小分子色素、单糖、灰份等）和水，从而替代传统活性炭脱色、树脂除杂、结晶萃取、减压蒸馏浓缩等纯化过程，达到脱色、除杂及产品分级的目的。
卷式超滤膜与其他形式的滤膜相比，具备以下特点：
- 高密度膜芯设计：卷式膜组件内部填装的膜面积密集，单位膜面积的投资成本较低，有助于提高设备的整体经济性能。单位体积内膜面积高达数十平米（通常是板膜/中空纤维膜的3-5倍），但整体膜组件占地面积较小。
- 在低精度的超滤应用中，过滤通量虽然较低，但卷式膜面积利用率高，工艺流速相对稳定，衰减不明显，而且易于清洁（CIP），相对降低了设备和硬件的投入和操作成本。
- 由于组件内部膜间距和流道构造紧凑，悬浮物微粒无法进入膜组件，因此对进料液的预处理环节提出较高标准，以防止悬浮物对膜表面造成堵塞或污染。
5.卷式超滤膜应用
卷式超滤膜从应用领域上涵盖水处理、环保、食品饮料、乳制品和制药等大多数行业，分子孔径涵盖超滤、纳滤和反渗透，可以用于浓缩、换液、分子量切割等不同工艺需求。
卷式超滤膜应用领域：
- 生物发酵API中抗生素、维生素、氨基酸的脱色、除蛋白、浓缩等；
- 酶制剂工业、小分子多肽，胰岛素，寡核苷酸的浓缩、换液、纯化；
- 生化制品中脑蛋白提取物，低分子肝素钠，肝素钙，骨肽等组织提取物的浓缩，分级处理；
- 制备纯水和超纯水过程中，作为反渗透预处理和超纯水的终端处理；
- 食品饮料行业，低聚糖、淀粉糖分离纯化，味精中和液脱色、饮料澄清脱色，果汁的浓缩和分离，大豆、奶制品、制糖、酒类、茶汁、醋等相关产品的浓缩及澄清分离等。
