فیلتر ممبران آزمایشگاهی و انواع و کاربردهای آن

فیلتر ممبران یکی از ابزارهای حیاتی در آزمایشگاه‌های شیمی، بیوشیمی و بیولوژی است که به منظور جداسازی و تصفیه محلول‌ها به کار می‌رود.

این فیلترها نقش مهمی در فرآیندهای مختلف مانند تصفیه آب، جداسازی میکروارگانیسم‌ها و تهیه نمونه‌های خالص ایفا می‌کنند.

در این مقاله، به بررسی فیلتر ممبران، کاربردها، انواع و نحوه انتخاب مناسب‌ترین فیلتر ممبران برای مواد مختلف می‌پردازیم.

 

فیلتر ممبران چیست؟

 

فیلتر ممبران یک نوع فیلتر نیمه‌تراوا است که به منظور جداسازی اجزای مختلف محلول‌ها بر اساس اندازه مولکولی و خصوصیات شیمیایی به کار می‌رود.

ممبران‌ها معمولاً از مواد پلیمری ساخته می‌شوند و دارای حفرات بسیار ریزی هستند که اجازه عبور ذرات بزرگتر از یک حد مشخص را نمی‌دهند.

این فیلترها می‌توانند در فشارهای مختلف به کار روند و برای انواع فرآیندهای جداسازی شامل فیلتراسیون مایع-مایع، فیلتراسیون گاز-مایع و تصفیه نمونه‌ها استفاده می‌شوند.

 

کاربرد فیلتر غشایی

 

فیلترهای ممبران کاربردهای گسترده‌ای در آزمایشگاه‌ها و صنایع مختلف دارند.

برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن‌ها عبارتند از:

• تصفیه آب و مایعات: برای حذف ذرات معلق، باکتری‌ها و ویروس‌ها از آب و سایر مایعات.
• جداسازی بیولوژیکی: برای جداسازی سلول‌ها، پروتئین‌ها و سایر مولکول‌های بیولوژیکی.
• تصفیه هوا و گازها: در صنایع شیمیایی و داروسازی برای جداسازی گازها و بخارات از مایعات.
• آماده‌سازی نمونه: برای تهیه نمونه‌های خالص و عاری از ذرات معلق جهت تحلیل‌های دقیق.

 

انواع فیلتر ممبران

 

فیلتر های ممبران مختلف، از مواد و متریال متفاوتی ساخته شده اند و هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.

در ادامه جدولی ارائه خواهیم کرد که بر اساس آن می توانید فیلتر مورد نیاز خود را انتخاب کنید.

 

• استات سلولز (CA): این ممبران‌ها به دلیل ویژگی‌های هیدروفیلی و زیست‌سازگاری بالا، برای فیلتراسیون محلول‌های آبی و بیولوژیکی استفاده می‌شوند. به جرات می توان گفت پر استفاده ترین نوع فیلتر است. توصیه می کنیم به عنوان نمونه، فیلتر ممبران استات سلولز 0.22 میکرونی فیلتربایو را بررسی نمایید.
• تفلون (PTFE): ممبران‌های تفلونی دارای مقاومت شیمیایی عالی در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های آلی هستند و برای محیط‌های خشن و فیلتراسیون حلال‌های آلی مناسبند.
• نایلون (NY): ممبران‌های نایلونی استحکام مکانیکی بالایی دارند و برای فیلتراسیون محلول‌های بیولوژیکی و نمونه‌های حساس به پاره شدن مناسب هستند.
• پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF): این ممبران‌ها خواص هیدروفوبیک و هیدروفیلیک دارند و برای فیلتراسیون محلول‌های پروتئینی و نمونه‌های حساس به خلوص بالا به کار می‌روند.
• پلی‌اترسولفون (PES): PES مقاومت شیمیایی و حرارتی بالایی دارد و برای فیلتراسیون مایعات با دمای بالا و حلال‌های قوی استفاده می‌شود.
• پلی‌کربنات (PC): پلی‌کربنات به دلیل مقاومت حرارتی بالا برای فیلتراسیون محلول‌های حساس به دما مناسب است.
• پلی‌سولفون (PS): PS برای فیلتراسیون محلول‌های آبی با غلظت‌های بالای یون‌ها و حلال‌های قطبی استفاده می‌شود.
• پلی‌پروپیلن (PP): ممبران‌های پلی‌پروپیلنی مقاومت خوبی در برابر طیف وسیعی از حلال‌ها و محلول‌های آبی دارند و برای کاربردهای عمومی فیلتراسیون مناسبند.
• میکروپوروس میکس سلولز استر (MCE): این ممبران‌ها به دلیل خواص هیدروفیلیک و قابلیت فیلتراسیون کلوئیدها و سوسپانسیون‌ها مناسب هستند. برای کاربردهای بیولوژیکی و پزشکی نیز به کار می‌روند.
• نیترات سلولز (CN): این ممبران‌ها به دلیل ساختار میکروپوروس و هیدروفیلیک برای فیلتراسیون محلول‌های آبی، محیط‌های کشت و جداسازی میکروارگانیسم‌ها مناسبند. یکی از معروف ترین این فیلتر ها، فیلتر ممبران سلولز نیترات سارتریوس است.
• رگنراتد سلولز (RC): ممبران‌های RC مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالایی دارند و برای فیلتراسیون محلول‌های آبی و برخی حلال‌ها استفاده می‌شوند. این ممبران‌ها مناسب برای کاربردهای بیولوژیکی و محیط‌زیستی هستند.

 

نوع ماده	نوع فیلتر ممبران پیشنهادی	توضیحات
آب خالص و محلول‌های آبی	استات سلولز (CA)	استات سلولز برای فیلتراسیون محلول‌های آبی و بیولوژیکی بسیار مناسب است زیرا خواص هیدروفیلیک دارد.
محلول‌های آلی	تفلون (PTFE)	ممبران تفلون به دلیل مقاومت بالای خود در برابر حلال‌های آلی و اسیدها، مناسب برای فیلتراسیون محلول‌های آلی است.
اسیدها و بازهای قوی	تفلون (PTFE)	تفلون مقاومت بسیار خوبی در برابر اسیدها و بازهای قوی دارد و برای فیلتراسیون این مواد توصیه می‌شود.
محلول‌های بیولوژیکی	نایلون (NY)	نایلون برای فیلتراسیون محلول‌های بیولوژیکی و پروتئین‌ها مناسب است و مقاومت خوبی در برابر حلال‌ها دارد.
محلول‌های آبی با پروتئین بالا	پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF)	PVDF مقاومت شیمیایی و حرارتی خوبی دارد و برای فیلتراسیون محلول‌های حاوی پروتئین‌ها و نمونه‌های بیولوژیکی مناسب است.
حلال‌های آلی قوی	پلی‌اترسولفون (PES)	پلی‌اترسولفون برای فیلتراسیون حلال‌های آلی قوی و محلول‌های آبی به دلیل مقاومت شیمیایی بالا استفاده می‌شود.
نمونه‌های حساس به دما	پلی‌کربنات (PC)	پلی‌کربنات برای فیلتراسیون نمونه‌هایی که به تغییرات دما حساس هستند مناسب است.
محلول‌های آبی با یون بالا	پلی‌سولفون (PS)	پلی‌سولفون برای فیلتراسیون محلول‌های آبی با غلظت یون‌های بالا و حلال‌های قطبی مناسب است.
محلول‌های آبی و آلی	پلی‌پروپیلن (PP)	پلی‌پروپیلن مقاومت خوبی در برابر طیف وسیعی از حلال‌ها و محلول‌های آبی دارد و برای فیلتراسیون عمومی مناسب است.
کلوئیدها و سوسپانسیون‌ها	میکروپوروس میکس سلولز استر (MCE)	MCE مناسب برای فیلتراسیون باکتری‌ها، کلوئیدها و سوسپانسیون‌ها به دلیل خواص هیدروفیلیک بالا است.
آب و محلول‌های آبی	نیترات سلولز (CN)	CN برای فیلتراسیون محلول‌های آبی، بیولوژیکی و محیط کشت مناسب است و برای جداسازی میکروارگانیسم‌ها به کار می‌رود.
محلول‌های آبی و حلال‌ها	رگنراتد سلولز (RC)	RC برای فیلتراسیون محلول‌های آبی و برخی حلال‌ها به کار می‌رود و مقاومت شیمیایی و مکانیکی خوبی دارد.

 

 

تفاوت فیلتر ممبران و کاغذ صافی در چیست؟

 

فیلتر ممبران و کاغذ صافی هر دو ابزارهای مهمی برای جداسازی و تصفیه هستند، اما تفاوت‌های کلیدی بین آنها وجود دارد:

• اندازه حفرات: فیلترهای ممبران دارای حفرات بسیار کوچکتری نسبت به کاغذ صافی هستند که اجازه می‌دهد تا ذرات بسیار ریز مانند ویروس‌ها و مولکول‌های کوچک را جدا کنند.
  در مقابل، کاغذ صافی معمولاً برای جداسازی ذرات بزرگتر مانند ذرات معلق و رسوبات به کار می‌رود.
• دقت و کارایی: فیلترهای ممبران به دلیل دقت بالای خود در جداسازی مولکولی، در کاربردهایی که نیاز به تصفیه بسیار دقیق دارند، استفاده می‌شوند.
  در حالی که کاغذ صافی برای کاربردهای عمومی‌تر و جداسازی‌های کم دقت‌تر مناسب است.
• مواد سازنده: ممبران‌ها عمدتاً از مواد پلیمری و با فناوری‌های پیشرفته ساخته می‌شوند، در حالی که کاغذ صافی از سلولز و سایر مواد ساده‌تر تشکیل شده است.
• کاربردها: فیلتر ممبران در کاربردهای پیشرفته مانند تصفیه آب به روش اسمز معکوس، جداسازی بیولوژیکی و صنعتی استفاده می‌شود.
  در حالی که کاغذ صافی بیشتر در فیلتراسیون‌های ساده و سنتی مانند فیلتراسیون گرانش در آزمایشگاه‌های شیمی به کار می‌رود.