實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾粘度較高液體的難點(diǎn)及改善方法

在實(shí)驗(yàn)室濾膜法過(guò)濾操作中，通過(guò)真空泵對(duì)過(guò)濾瓶、過(guò)濾器抽氣減壓，來(lái)形成壓差加快過(guò)濾速度，可以提升過(guò)濾效率，縮短過(guò)濾時(shí)間。但是對(duì)于一些固含量較高、顆粒物較大、液體粘稠的過(guò)濾樣品，即使使用過(guò)濾裝置，也有可能出現(xiàn)濾速慢或者濾液無(wú)法通過(guò)濾膜的情情形。
       
在這其中，高粘度的樣品，如樹(shù)脂、果膠、硅膠、化妝品、農(nóng)產(chǎn)品發(fā)酵液等，尤其難以過(guò)濾。這主要是因?yàn)椋?）液體粘度過(guò)高，導(dǎo)致流動(dòng)阻力大，粘稠的過(guò)濾介質(zhì)粘附在濾膜空隙中，造成堵塞。2）濾材選擇不當(dāng)：孔徑過(guò)小會(huì)加大阻力，材質(zhì)吸附性強(qiáng)會(huì)更容易堵塞。3）溫度影響，通常而言，低溫會(huì)是液體的粘度增強(qiáng)。4）過(guò)濾裝置有效過(guò)濾面積太小，濾液能夠通過(guò)的通道太少，造成堵塞，缺乏動(dòng)態(tài)優(yōu)化。5）真空度不足，產(chǎn)生的負(fù)壓吸引力太小，無(wú)法推動(dòng)濾液通過(guò)濾膜。
       
針對(duì)上述分析的原因，可以采用如下方法來(lái)改善過(guò)濾速度：
1.大幅度增加有效果面積        
常規(guī)的抽濾裝置，尤其是砂芯過(guò)濾瓶一般都采用直徑47或50mm的過(guò)濾膜，有效過(guò)濾面積一般在10平方厘米以下，一般過(guò)濾自來(lái)水，容量也不超過(guò)2升，所以增加有效過(guò)濾面積，使粘稠的濾液在更大面積的濾膜上均勻分布和通過(guò)，是最有效的提升過(guò)濾速度的方法。例如圣斯特Sciencetool的FS410V粘稠液體真空抽濾裝置，采用直徑90mm的大尺寸濾膜，其有效過(guò)濾面積可達(dá)普通過(guò)濾膜的4倍，更大的有效過(guò)濾面積使得固體顆粒物能夠更分散的分布在濾膜上，濾液可通過(guò)的空間更大，阻力變小。

2.使用真空度更好的負(fù)壓抽濾泵
更高的真空度，可以使過(guò)濾裝置內(nèi)外形成更顯住的壓差，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的推力推動(dòng)濾液通過(guò)濾膜。如上所述的，F(xiàn)S410除了增加了有效過(guò)濾面積外，該裝置還搭配了一臺(tái)真空度高達(dá)-0.097Mpa高真空無(wú)油抽濾泵，更高的真空可以產(chǎn)生更大的內(nèi)外壓差，對(duì)濾液產(chǎn)生更強(qiáng)推力使其通過(guò)濾膜。

3.增大濾材孔徑
孔徑越小阻力越大，孔徑越大，阻力越小，所以在滿(mǎn)足截流要求的前提下，使用孔徑更大的濾膜也能提升過(guò)濾速度。

4.選用不易粘附、抗堵塞的濾材
通常棉質(zhì)的濾紙、玻璃纖維、尼龍等濾膜，由于材質(zhì)厚、吸附性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)致密，所以用來(lái)過(guò)濾粘稠液體時(shí)，會(huì)使堵塞情況加重。應(yīng)當(dāng)選擇更為光滑的材料，如PP聚丙烯、PES聚醚砜，或者如果對(duì)截流精細(xì)度要求不高，如10微米以上，可以直接選用不銹鋼濾網(wǎng)（也有多多種孔徑供選擇）。

5.稀釋濾液
可以用純水或者去離子水稀釋粘稠的樣品，稀釋可以起到如下作用：降低粘度；調(diào)整濃度；溶解特定成分以分離雜質(zhì)。這些作用都可以改善影響過(guò)濾速度的因素。

6.分段過(guò)濾
直接使用孔徑較小的過(guò)濾膜，可能濾液中的固體顆粒物比較容易堵塞濾膜，增加阻力，降低過(guò)濾效率。故而可以先粗濾，去除大顆粒，再逐步精細(xì)過(guò)濾。這樣在每一次過(guò)濾時(shí)，使固體顆粒物不易堵塞濾膜。

7.改變介質(zhì)的溫度
在大部分情況下，溫度升高時(shí)，液體分子獲得更多動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)加劇，削弱了分子間的相互作用力。這使得分子更容易滑動(dòng)，從而降低粘度。但是某些復(fù)雜流體（如膠體、高分子溶液）可能在特定溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出反常行為，例如相變或結(jié)構(gòu)重組導(dǎo)致粘度突變。所以加熱降低粘度，使液體流動(dòng)性變得更好，更容易通過(guò)濾膜，也可以增加過(guò)濾速度。比較典型的案例有化工企業(yè)在過(guò)濾樹(shù)脂膠液時(shí)，使用帶加熱功能的過(guò)濾裝置，將介質(zhì)溫度升至50℃時(shí)，過(guò)濾速度相比常溫狀態(tài)提高3倍。
       
最后，用戶(hù)在實(shí)際過(guò)濾操作時(shí)，可以根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)的情況，來(lái)選擇上述方法組合，這樣相比只使用單一方法，能更好的提升過(guò)濾效率。