Увод у принцип компоненти шупљих влакана

1. Позадина

Шупље компоненте влакана су нова врста влакних материјала, која се састоји од шупље структуре више слојева целулозе или минерала. Овај материјал има карактеристике ниске густине, високе специфичне површине и велику порозност, тако да се широко користи у филтрацији, раздвајању и адсорпцији.

 

У последњих неколико деценија, компоненте у шупљим влакнима широко се користе у многим областима као што су биомедицина, храна и пића, заштита животне средине и хемијска индустрија. На пример, у области биомедицина, компоненте у шупљини влакана користе се за припрему биофармацеутских производа и биореактора. У области заштите животне средине, компоненте у шупљини влакана користе се за пречишћавање воде, пречишћавање отпадних вода и пречишћавање ваздуха.

 

Позадина дијелова у шупљим влакнима је веома богата. Није само широко верификовано у апликацијама, већ има и дубоко истраживачко оснивање у областима науке о материјалима и влакнима. Због своје јединствене структуре и перформанси, компоненте у шупљим влакнима имају висок потенцијал и наставиће да играју важну улогу у будућности.

2. Принцип

Дефиниција технологије раздвајања мембране:

Филтрирани мембрана: танки филмски материјал направљен од порозних полимера са једним или више слојева;

Технологија раздвајања мембране: технологија раздвајања која користи спољне услове као што су разлике под притиском или разлика у концентрацији као покретачка снага како би се омогућила само одређене специфичне материје у више компоненти да прођу, док се пресретнуте друге супстанце; обично се користи у раздвајању, пречишћавању и концентрацији смеша.

 

Метода филтрације:

Директна струја Филтрација: Такође позната и као деад-енд филтрација, течност на храни, окомито на површину филтерске мембране, све течности пролазе кроз филтер медијум, а загађивачи се задржавају унутар или на површини филтер мембране.

На пример: Појашњење филтрације, префилтрација, филтрација стерилизације, филтрација за уклањање вируса, вакуум филтер, углавном концентрисана у категорији микрофилтрације.

 

Филтрација тангенцијалних протока: Такође позната као филтрација укрштене течности, течност течности паралелно са површином филтер мембране, део течности пролази кроз филтерски медијум, а загађивачи се задржавају на површини филтерске мембране или рефлукса са другог краја мембране.

 

На пример: мембрански пакет, ултрафилтрација шупље влакна, углавном концентрисана у категорији ултрафилтрације.

Карактеристике ТФФ филтрације:

Начело рада филтрације тангенцијалних токова (ТФФ) је да решење тече у правцу паралелно са мембраном. Под притиском, молекули мањи од мембранских пора пролазе кроз мембрану и постају прожете, док се молекули већи од мембранских пора су задржани и постају концентрирани.

 

Појмови у вези са шупљим влакнима:

Трансмембране разлике притиска (ТМП): Просечна разлика притиска са обе стране мембране је покретачка снага за течност која прође кроз мембрану. Трансмембране разлике притиска=(ПИН + претурн) / 2- ППЕРМЕАТ

Флук: количина течности која пролази кроз мембрану по јединици мембране по јединици времена по јединици. ЛМХ, Л / (м2.х)

Нормализовани флукс воде (НВП: нормализована пропустљивост воде): ток воде на притиску јединице и стандардне температуре. Л / (м2.х.пси)

Молекуларна тежина тежине (МВЦО): карактерише величину пора у ултрафилтрацијске мембране.

Минимална радна волумена: Минимални радна количина система филтрације тангенцијалних токова односи се на циркулирајућу течност која је потребна за рад система под специфичним условима протока тангенцијалних протока. Минимални обим рада зависи од обима запремине и протока циркулације система и компоненти. У апликацијама високог концентрације, као што су концентрација вируса, минимална радна запремина је важно разматрање, а циљана јачина концентрације рефлукса мора бити већа од минималне радне запремине система.

Стопа смицања: Стопа промене брзине протока течности у односу на радијус кружног канала протока. За разлику од мембранског пакета, у шупљим експериментима влакана, стопа смицања се обично користи уместо тангенцијалне брзине протока да би се карактерише проток циркулације паралелно са мембраном.

Поларизација концентрације: Током ултрафилтрацијске процеса, раствори који не могу проћи кроз мембрану накупљају се на површини мембране под притиском да би се формирао гел слој. Концентрација на том подручју у близини мембранског интерфејса постаје већа и већа. Под акцијом градијента концентрације, дифузија раствора са површине мембране до раствора повећава се, што повећава отпорност на течност и локални осмотски притисак, што резултира смањењем тока.

ГЕЛ Слој: То је главни фактор отпорности ултрафилтрацијске мембране.

 

Фактори које треба размотрити при избору шупљих влакних мембрана:

1. избор облика мембране: за узорке који су разјашњени, богати од честица, имају високу вискозност и захтевају ниску концентрацију силе смицања, попут великих молекула вируса честица, попут ниске вирусне вируса са ниском стабилношћу, мембране шупљих влакана обично се бирају за појашњење / концентрацију и дијафилцију;

2 избор пречника влакана: 0. 5 мм унутрашњи пречник је пожељно за концентрацију / дијафилтрацију узорака; 1. 0 ММ унутрашњи пречник је префериран због појашњења узорака;

3. Избор тачности филтрације: Величина пора устајеће мембране у шупљини утицаја утицаће на његову тачност филтрације. Одговарају величину пора одабран према захтевима одређене апликације како би се осигурала ефикасна филтрација циљне супстанце. Следећи су неколико уобичајених опција апликације:

① Концентрација / дијафилтрација: Да би се ефикасно пресрестила циљни молекул и да осигура да је принос, величина мембране 1 / 3-1 / 5 молекула циљног узорка. Истовремено, како би се умањили садржај нечистоћа током процеса концентрације и дијафилтрације, величина пора требала је бити што је могуће више под условом да је циљни принос молекула загарантован;

② Појашњење: Препоручује се да одаберете величину поземне рате која је 5-10 пута већа од циљног молекула како би се осигурао принос циљног молекула што је више могуће, посебно ако је узорак врло "прљав", треба да буде одабрано величина пораста мембране више од 10 пута.

③ Молекуларно одвајање: Ако желите да користите мембрану филтрације тангенцијалних протока да бисте одвојили два циљне молекуле различитих величина, молекулска тежина циљаног молекула треба да буде најмање 10 пута другачија, а дијафилтација треба да буде довољна;

④ Збирка ћелија: Ако је циљни протеин изражен у торби Е. Цоли, први корак за прикупљање бактерија је да се користи ултрафилтрацијска мембрана од 500К / 750К.

 

4. Ефикасна дужина: Значајка појачања процеса шупље влакна је да се дуже да се ефикасна дужина чува доследна, може се извршити појачавање директних процеса. Међутим, компоненте различитих дужина не могу се линеарно појачати због значајне разлике у паду притиска на оба краја, а унутрашњи притисак и дистрибуција протока и протока проток канал се такође исказују у складу с тим. Обично се компоненте са краћим дужинама проточних канала одабрани при осовини са материјалима са високом вискозности и високог поремећаја.

 

Примена компоненти шупљих влакана

Подручја примене:

Пречишћавање, концентрација и дијализа вакцина

Пречишћавање, концентрација и дијализа вирусних вектора

Појашњење и филтрирање ћелија и бактерија у ферментацијском јуху

Опоравак и прање ћелија и бактерија

Концентрација и дијализа протеина

Карактеристике производа:

Доњи токс од мембранских пакета

Нежно према материјалима

Једноставан и отворен канал протока

Једноставан за састављање

Лако празно

Избор МВЦО:

Потребно је размотрити селективност раздвајања мембране и ризик од блокаде током процеса лечења. Стога, под претпоставком осигурања селективности и флукса, мембране са релативно малим порама треба одабрати што је више могуће како би се смањило спор улазак нечистоћевих честица у мембранске поре и проширити радни век услуга. Уобичајени сценарији за обраду су следећи:

Концентрација вируса, пречишћавање, уклањање: 100кд, 300кд, 500кд, 750кд

Разјашњење рекомбинантног протеина / антитела: 500кд, 750кд

Концентрација бактерија: 500кд, 750кд