
亲水和疏水PVDF除菌滤芯的核心区别在于它们的表面特性,这直接决定了它们适用的过滤介质和除菌机制:
表面特性与润湿性:
疏水PVDF滤芯: 利用PVDF材料固有的疏水(憎水)特性制成。水无法润湿其表面,会在表面形成水滴(接触角 >90°)。对非极性溶剂(如醇类、丙酮、DMSO)和气体有良好的润湿性。
亲水PVDF滤芯: 在疏水PVDF材料的基础上,通过化学或物理方法进行表面改性(例如,接枝亲水基团、涂覆亲水聚合物、等离子处理等),使其表面具有亲水性。水可以很好地润湿其表面并流过膜孔(接触角 <90°)。
过滤介质:
疏水PVDF滤芯:
主要: 气体(压缩空气、氮气、二氧化碳、氧气等惰性气体和工艺气体)。
次要: 强腐蚀性化学品、非水溶性有机溶剂(如醇类、丙酮、DMSO、乙酸乙酯、卤代烃等)。
不能: 直接过滤水溶液(如缓冲液、培养基、注射用水、药液)。如果强制过滤水溶液,需要很高的压力(可能超过滤芯承受极限),并且无法保证有效过滤。
亲水PVDF滤芯:
主要: 水溶液(注射用水、纯化水、缓冲液、培养基、血清、药液、组织培养液、眼药水、诊断试剂等)。
次要: 某些醇水混合溶液(需确认兼容性)。
不能: 过滤强疏水性有机溶剂(可能导致亲水层失效或溶解)或气体(虽然物理上可能能通,但通常不用于此目的,且效率可能不如疏水膜)。
除菌机制:
疏水PVDF滤芯 (用于气体): 主要依靠直接拦截和惯性撞击/扩散拦截。气体中的微生物(细菌、噬菌体等)在通过曲折的膜孔道时,因尺寸大于膜孔径而被物理截留(直接拦截),或由于布朗运动、惯性作用撞击到孔壁而被吸附截留。
亲水PVDF滤芯 (用于液体): 主要依靠直接拦截(筛分作用)。液体中的微生物在压力驱动下通过膜孔时,因尺寸大于膜孔径而被物理阻挡在膜表面或膜内部。亲水性确保了液体能顺畅流过膜孔,形成有效过滤。
应用场景:
疏水PVDF滤芯:
生物反应器、发酵罐的进气、排气除菌过滤。
无菌灌装线的保护气体(如覆盖氮气)除菌过滤。
储罐、冻干机的真空破除气体除菌过滤。
关键区域(如洁净室、隔离器)的呼吸器。
有机溶剂除菌或除颗粒过滤。
亲水PVDF滤芯:
制药行业:注射液、滴眼液、生物制品、疫苗、细胞培养基、缓冲液等的终端除菌过滤。
生物技术:培养基、血清、蛋白溶液、缓冲液的除菌和澄清。
实验室:溶剂过滤、样品制备、无菌溶液转移。
食品饮料:澄清和除菌过滤(较少用于终端除菌,更常用PES)。
其他区别:
灭菌耐受性: 两者通常都能耐受多次高压蒸汽灭菌(如121°C)和伽马辐照灭菌。但亲水滤芯的亲水涂层在多次高温灭菌后稳定性可能略有差异(取决于具体改性工艺),疏水滤芯在这方面更“原生”稳定。
溶出物/析出物: 亲水滤芯由于经过了表面改性,需要更严格评估其改性物质在特定药液中的溶出风险。疏水滤芯相对简单。
使用寿命(针对液体): 疏水滤芯用于气体时,通常寿命很长(气体负载低)。亲水滤芯用于液体时,寿命受料液污染负荷(颗粒、生物负荷)影响较大,需要根据具体应用确定。
成本: 亲水滤芯因额外的表面处理工艺,通常成本略高于同级别的疏水滤芯。