關於超濾離心管的孔徑問題

⑴ 分子生物學中應該知道的那些事兒（二）

主要內容：

一、硅基質離心柱制備DNA和RNA的工作原理

1. 裂解

裂解方法可能會根據需要DNA或RNA而有所不同，但其共同點是含有高濃度離液鹽的裂解緩沖液。

雜化使氫鍵不穩定，范德華力和疏水相互作用。蛋白質不穩定，包括核酸酶，核酸與水的結合被破壞，為核酸與硅機制結合創造條件。

離液鹽包括鹽酸胍、異硫氰酸胍、尿素和高氯酸鋰。

除了離液鹽，裂解緩沖液通常還含有洗滌劑，有助於蛋白質的溶解和裂解。

根據樣品類型，也可以使用酶進行裂解。蛋白酶k就是其中之一，實際上蛋白酶k在裂解緩沖液中起著非常好的作用；蛋白酶k的作用就越好，蛋白質變性越完全。然而，溶菌酶在裂解緩沖液的變性條件下不起作用，因此，通常在加入變性鹽之前進行溶菌酶處理。

對於質粒的制備，裂解方式與提取RNA或基因組DNA有很大不同，因為必須先從基因組DNA中分離出質粒。

如果加入離液鹽，將立即釋放胞內物質，並且無法從高分子量染色體中區分出小的環狀質粒。

因此，在質粒制備中，直到裂解後，才加入離液鹽，並用於結合硅基質。

2. 結合硅基質（Binding）

離液鹽對裂解和硅基質的結合至關重要。

為了增強核酸與硅基質的結合，在結合階段還加入了乙醇。通常是乙醇，但有時可能是異丙醇。

乙醇的濃度和體積對結合有很大影響，濃度或體積太多會帶來大量降解的核酸和小片段，進而影響UV260的讀數，使核酸濃度降低。濃度或體積太少，可能很難洗掉膜上的殘留鹽。

重要的一點是，乙醇會影響結合，並且添加的量對於任何試劑盒都是優化的。修改該步驟有助於獲得核酸提取的效果，因此如果遇到問題並希望排除原因，則可以進一步評估該步驟。

另一種問題的診斷方法，保留離心後過柱濾液，並進行沉澱操作，看是否有核酸。如果在裂解過程中使用SDS的表面活性劑，試著用NaCl作為沉澱劑，以避免污染DNA或RNA。

3. 洗滌步驟

裂解液通過硅膠膜離心，現在DNA或RNA與柱結合，雜質，蛋白質和多糖則通過。

但是，膜仍然會被殘留的蛋白質和鹽弄臟。如果樣本來自植物，膜上仍會殘留多糖，可能還有一些色素，或者如果樣本是血液，膜可能呈棕色或黃色。

清洗步驟有助於去除這些雜質。通常有兩種清洗方式，但因樣本類型而異。第一次洗滌通常會用少量的離液鹽來去除蛋白質和有色污染物。然後用乙醇清洗以除去鹽。如果樣本本身沒有太多蛋白質，如質粒准備或PCR產物純化，那麼只需要乙醇清洗即可。

4. 離心柱的乾燥

乙醇洗滌後，大多數操作步驟都有離心來乾燥離心柱。這是為了去除乙醇，是清潔洗脫的必要步驟。當10mM Tris緩沖液或水填充到膜上進行洗脫時，核酸會水合並從膜上釋放。如果柱上還有乙醇，那麼核酸就不能完全再水化。

跳過乾燥步驟會導致乙醇污染和核酸產量降低。

這個問題的主要跡象是當試圖把樣品載入到瓊脂糖凝膠上時，即使在存在染料的情況下，DNA不會下沉，而是漂浮在緩沖液中。乙醇污染的另一個跡象是，如果你把樣品放在-20攝氏度，它不會結冰。

5. 洗脫

最後一步是從硅基質中釋放出純DNA或RNA。對於DNA的處理，通常使用pH值在8-9之間的10 mM Tris。DNA在稍微鹼性的pH下更穩定，在緩沖液中溶解更快。即使是DNA顆粒也是如此。水往往趨向於低pH值，低至4-5，在短時間內洗脫時，高分子量DNA可能不完全水化。通過讓緩沖液在離心前在膜中停留幾分鍾，可以最大限度地洗脫DNA。

另一方面，RNA在弱酸性pH值下穩定，因此水是首選洗脫液。RNA很容易溶於水。

6. 離心柱操作時容易出問題的事兒

核酸回收率低：因素有很多，通常是裂解問題，或者是過柱結合時條件出現了問題。

確保使用新鮮的優質乙醇（100%）稀釋緩沖液或添加到過柱結合步驟。

質量差的乙醇或者長期儲存的乙醇可能吸水，導致乙醇濃度發生變化，如果洗脫緩沖液的配置出現問題，DNA或RNA就會被清洗時流失。

低純度：如果樣品被蛋白質污染（低260/280），那麼可能是因為樣品太多，蛋白質沒有完全去除或溶解。如果樣品的260/230比率很低，則問題通常是來自結合緩沖液或洗滌緩沖液中的鹽。確保使用最高質量的乙醇來制備洗滌緩沖液，如果問題仍然存在，則提取是增加洗滌次數。

與其他樣品相比，一些樣品含有更多的抑制劑。環境樣品特別容易出現純度問題，因為在提取過程中腐殖物質會被溶解。腐殖質類似於DNA，很難從硅膠柱中除去。對於這種類型的樣品，在過柱步驟之前需要使用去除蛋白質和腐殖質的專門技術。

降解： 主要是RNA，降解是由於樣品儲存不當或者裂解效率過低造成的，不過前提是用不含RNase的水洗脫，對於DNA預處理來說，降解並不是一個大問題，因為對於PCR來說，DNA有降解，擴增依舊可以良好進行。但如果不希望DNA剪切過於嚴重，那麼不要使用太強的裂解方法。  PCR純化注意事項： PCR純化是所有硅基質離心柱技術中最簡單的，因為它只需要添加高濃度的結合鹽（通常在每個PCR反應體系中添加3-5倍體積）並離心柱體。因此，當PCR純化試劑盒操作失敗時，可能會特別令人沮喪。所以純化前，最好在凝膠上檢測一下擴增結果。

PCR反應體系中太多物質可在UV260處有吸收峰： 核苷酸、洗滌劑、鹽和引物。PCR純化試劑盒操作失敗多數是因為沒有獲得擴增產物。

如果確定反應體系中，有PCR產物且濃度不低，可以保留過柱後的液體，如果DNA沒有發生結合，還可以進行挽救，重新進行純化。

二、DNA連接酶工作原理

DNA連接酶（EC 6.5.1.1）以共價方式將DNA的磷酸骨架與平末端或配對的粘性末端連接起來，其作用是修復DNA分子中斷裂的雙鏈。

在分子生物學中，它通常用於將限制性內切酶產生的DNA片段插入載體。商業連接酶提供含有ATP和Mg2+的反應緩沖液，這兩種物質對連接酶活性都是必不可少的。

由於反復的凍融可能會破壞ATP，所以最好將溶液進行分裝。

鏈接反應本身有兩個基本步驟。首先，DNA末端必須偶然碰撞，並保持在一起足夠長的時間，以便連接酶連接它們。

低溫反應更容易。所有的分子在更高的溫度下移動得更快，如果它們在低溫下輕輕地漂浮在溶液中，而不是像在更高的溫度下那樣呼嘯而過，那麼兩個DNA末端碰撞並保持在一起會更容易。對於粘性末端，較低的溫度穩定了互補核苷酸之間的氫鍵，有助於保持性對位置。

第二步是酶促反應：DNA連接酶通過兩步催化3′-OH與5′-磷酸基團連接。首先，與酶活性部位的賴氨酸殘基相連的AMP核苷酸被轉移到5′-磷酸。然後磷酸腺苷鍵被3′-OH攻擊，形成共價鍵並釋放腺苷酸。為了讓酶進行進一步的反應，酶活性部位的AMP必須由ATP補充。

DNA連接酶在25℃時具有最佳活性，因此連接反應在使DNA末端連接在一起的最佳溫度（1℃）和酶反應（25℃）之間的權衡溫度下進行。通常在16℃下1小時是可以的，但是由於將DNA末端連接在一起是反應中最不有效的部分，因此通過將溫度降低到4℃來促進這一點可以提供更高的效率。 然而，酶在這個溫度下工作非常緩慢，因此需要很長的（如過夜）反應時間。

三、比色分析的工作原理

1.對硝基苯基磷酸酯—分析機制

對硝基苯磷酸酯（pNPP）作為一種合成底物廣泛應用於各種磷酸酶的催化活性測定。pNPP的磷酸基團被酶裂解生成對硝基苯酚，由於對硝基苯酚在水中電子激發的最大波長為318nm，因此對硝基苯酚也是無色的。然而，在鹼性條件下，對硝基苯酚轉化為對硝基苯酚陰離子，導致向400nm左右的深色偏移（根據溶液條件將化合物的吸收峰改變為較長波長）。這是電磁光譜的藍色邊緣，但是由於我們看到反射光的顏色（與吸收光相反），溶液看起來是黃色的。

要記住的事情：

鉻酸鹽轉移是分析的關鍵因素。

舉例來說，如果酶的活性要求在酸性范圍內有一個最佳的pH值，那麼酸性磷酸酶的情況正好如此。

在這種情況下，為了獲得所需的黃色，必須在終點添加強鹼（例如氫氧化鈉或氫氧化鉀）。

2.孔雀綠—分析機制

對硝基苯磷酸測定是很好的，但是如果你最喜歡的磷酸酶不能有效地代謝pNPP呢？另一種市面上可買到的磷酸酶測定法是孔雀綠測定法。這種簡單的測定方法是基於孔雀綠、鉬酸銨和游離正磷酸鹽（又稱無機磷酸鹽，pi）在酸性條件下形成的絡合物。

正磷酸鹽被磷酸酶分解後從磷酸化底物中釋放出來，在硫酸溶液中與鉬酸銨形成絡合物。孔雀綠磷鉬酸鹽絡合物的形成，在620-650nm處測量，與游離正磷酸鹽濃度直接相關。因此，有可能量化蛋白質磷酸酶底物的磷酸化和磷酸釋放。

要記住的事情：

這種方法僅測量無機游離磷酸鹽；在測量之前，必須首先水解和中和有機磷酸鹽（脂質結合或蛋白質結合磷酸鹽）。了解不同種類的有機磷酸鹽及其各自不同的水解自由能有助於優化分析條件。高能有機磷酸酯（縮醛磷酸酯、酸酐等）具有不耐酸的磷酸基團，可在低pH下孵育釋放到溶液中。另一方面，低能有機磷酸鹽（磷酸酯）在酸性溶液中穩定，需要更苛刻的條件（如熱分解）才能用這種方法檢測。

在大量孔雀綠存在下，3:1離子締合物[(MG+)3(PMo12O40 3-)]容易在酸性水溶液中形成和沉澱。為了穩定水溶液中的1:1離子締合物，在溶液中加入聚乙烯醇。

在分析過程中要考慮的另一件事是任何可能幹擾分析的氧化還原反應的可能性。鉬是一種過渡金屬，因此存在於多種氧化狀態。在鉬酸鹽陰離子中，它具有+6的氧化狀態。通過有機化合物，如抗壞血酸和還原糖（即葡萄糖）或無機化合物（如SnCl2）還原酸化的Mo（VI）溶液，生成顏色為藍色的Mo（IV）物質。

四、實驗室級用水是如何純化的？

1.蒸餾：像山丘一樣古老的技術（或者至少像隱藏在山丘里的靜物一樣）。水被加熱到沸點，然後冷凝成液體。這樣可以除去許多雜質，但沸點等於或小於水的雜質也會被帶入蒸餾液中。

2.微濾：在這項技術中，利用壓力迫使水通過孔徑為1至0.1微米的過濾器，以去除顆粒物。直徑小於0.2微米的過濾器可去除細菌，即所謂的冷殺菌。

3. 超濾，使用更小的孔徑（小於0.003微米）。這些基本上都是分子篩，用來去除直徑大於孔徑的分子。它可以用來清除病毒、內毒素、核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶。

4.反滲透。反滲透過濾器的孔徑小於0.001微米，這使得它們能夠根據直徑篩選離子。這是用來脫鹽的水。

5.通過活性炭床過濾，有助於去除吸附在炭表面的氯離子和有機化合物等物質。

6.紫外線輻射。紫外線是一種很明顯的去除水中微生物的方法。它還可以通過將某些有機化合物分解成危害較小的產物用來凈化水。

7. 去離子/離子交換。將水通過含有陽離子和陰離子樹脂混合物的樹脂床來去除水中的離子。水中的正離子被陰離子樹脂顆粒所吸引，而負離子被陽離子樹脂所吸引。其結果是從樹脂床的另一端流出去離子水。

銷售純水水或凈水系統通常將使用這些技術的組合。水的純度越高，使用的技術就越多。

五、為什麼酶有最適溫度

每個生物學家都熟悉酶反應速率與溫度的關系，如圖所示。

我們知道來自大腸桿菌或溫血動物的酶在37℃左右有一個最佳溫度，而來自熱排氣細菌的酶有更高的最佳溫度。

為什麼酶有一個最佳溫度分布？化學家有一個經驗法則，溫度升高10℃會使反應速度加倍。這個規則是從Arrhenius方程推導出來的。

基本上，隨著溫度的升高，反應物的動能也隨之增加。這種動能的增加意味著反應物更容易與足夠的能量發生碰撞，從而使反應發生，因此溫度越高，反應速率越高。

溫度上升：反應速率曲線的第一部分，其中速率隨著溫度的升高而增加，遵循Arrhenius方程。如果這種酶即使在高溫下也完全穩定，反應速度也會隨著溫度的升高而繼續增加，直到發生其他事情，比如其中一種反應物變得受限。

平衡：反應速率開始趨於平穩，這是由於溫度接近該酶變性溫度（因此失去活性）。

溫度下降：在更高的溫度下，酶完全變性，失活。

變性發生的溫度取決於酶的結構，而這又與酶的進化起源有關。大腸桿菌的酶已經進化到可以應對37℃左右的溫度，而來自熱噴口細菌的酶則被迫進化到可以在更高溫度下保持穩定的程度。

因此，酶的最佳溫度是基於Arrhenius模式對溫度的依賴性（反應越熱，反應速度越快）和酶接近變性溫度時的不穩定性之間的權衡。

⑵ 超濾技術在工業廢水處理中的應用

超濾技術在工業廢水處理中的應用
簡介：超濾是迅速崛起的一門分離技術，它在環境保護的水處理中有著廣泛的應用。文章簡要介紹了超濾技術的發展現狀，並對超濾分離法在電泳漆、化學纖維、紡織、造紙、印鈔、釀造、製革、石油和食品工業廢水處理中的應用進行了綜述。
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯膠，可作為世界上第一次超濾試驗，到1960年，在Loeb和Sourirajan試驗成功不對稱反滲透醋酸纖維素膜的影響下，1963年Michaels開發了不同孔徑的不對稱CA超濾膜。基於CA膜物化性質的限制，1965年開始，不斷有新品種的高聚物超濾膜問世，並很快商品化，1965-1975年是超濾工藝大發展的階段，膜材料從初期的不對稱CA膜擴大到現在的聚碸(PSF)、聚丙烯腈（PAN）、聚醚碸（PES）以及各種高分子合金膜等，膜組件有板式、卷式和中空纖維等，在不同的生產過程中都已成功的應用[1]。目前所用超濾膜較多由高分子材料製成，隨著工業上超濾技術的應用和發展，以金屬、陶瓷、多孔硅鋁等材料製成的無機膜，在20世紀80年代初期至90年代獲得了重要發展。如1980-1985年期間，美國UCC公司開發的載體為多孔炭、外塗一層陶瓷氧化鋯的無機膜可用作超濾膜管，美國Alcoa/SCT公司開發的商品名為Membralox的陶瓷膜管，能承受反沖，可採用錯流（CrossFlow）操作[2]。用無機膜進行超濾，比常規的分離技術更加經濟有效。目前工業所用的無機膜幾乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷為支撐體的復合膜。隨著粉末技術的發展，很多優質價廉的燒結金屬微孔管投入市場，它具有易於和金屬構件組合、加工等優點。近年來，國外還有人燒結不銹鋼微孔管內壁燒結孔徑為0.1納米的TiO2薄層，構成Scepter不銹鋼膜[3]。
近30年是超濾技術迅速發展的時期，超濾技術被廣泛地應用於飲用水制備、食品工業、制葯工業、工業廢水處理、金屬加工塗料、生物產品加工、石油加工等。
1 工業廢水處理中的應用
目前膜法水處理技術在環境過程中的應用，主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用於處理各工業廢水。超濾技術因其操作壓力低、能耗低、通量大、分離效率高，可以回收和回用有用物質和水，特別是通量大的特點，使得超濾成為廢水處理工程採用的主要膜分離技術。
1.1 電泳漆廢水
國外超濾技術的較大規模應用開始於70年代，當時就是主要用於電泳塗漆工業。廢水中的漆料是使用漆料總量的10%~50%，採用超濾技術處理電泳漆廢水不僅可以減少漆的損失和回用廢水，而且可以使有害無機鹽透過超濾膜從而提高了電泳漆的比電阻，調節和控制、漆液的組成，保證電泳塗漆的正常運行。70 年代初期主要用CA膜管式超濾器處理陽極電泳漆廢水，70年代後期，改用框式、卷式、中空纖維式超濾器處理陰極電泳漆廢水。國內一些汽車廠、電泳漆行業也採用超濾技術，如長春汽車轎車廠從Aomicon公司引進中空纖維式陰極電泳漆專用超濾器，由30根直徑7.62cm的膜組件並聯而成，總膜面積約75 cm2，處理能力為1.5 t/h，裝有循環液定時自動換向系統，以減少膜污染，延長膜清洗周期。北京某汽車廠原排放電泳漆廢水量為200 m3/d，工件帶出漆液量19.13 L/h，經用超濾法處理後,保證了電泳槽漆液的電阻率大於500 Ω/cm，維持了電泳漆的固體含量穩定，對電泳漆的截留率為97%~98%，排水量降到5 m3/d，節省了大量補充的去離子水[4]。中國科學院生態環境研究中心研製出荷正離子的中空纖維膜組件，對比實驗表明結果良好，與進口膜性能相近，可以用於生產。無錫超濾設備廠對有關的超濾膜進行開發，以共聚丙烯腈為膜材料，二甲基乙醯胺為溶劑，添加適量致孔劑製取的荷正電荷超濾膜透液量大，性能穩定，油漆截留率高，抗污染性能好，也已用於生產。我國許多廠家引進國外超濾裝置,所以用性能優良的國產荷電超濾膜裝置取代進口裝置成為現在的新目標。
1.2 化纖、紡織工業廢水
化纖工業中有多種廢水可用超濾法處理與回收。如回收聚乙烯醇（PVA），國外不少工廠已用於生產。日本某工廠採用8 cm2的管式超濾器將PVA原液由0.1%濃縮到10~15倍，進口壓力為3.92×105 Pa，出口壓力為1.96×105 Pa，進料溫度55~66℃，膜的水通量為100~140 L/ (cm2·h)，對PVA的分離率為98.2%，每天回收PVA 20 kg,運行良好[5]。
染料廢水種類繁多，組成復雜，主要包括含鹽、有機物的有色廢水；氯化及溴化廢水；含有微酸和微鹼的有機廢水；含有銅、鉛、鉻、錳、汞等陽離子的有色廢水；含硫的有機物廢水。廢水量大，濃度高，色度高，毒性大，是治理難度最大的工業廢水之一。上海印染廠最早採用醋酸纖維外壓管式超濾裝置處理還原染料廢水並回收染料獲得成功，中科院環境化學所也完成了用聚碸超濾膜管式和中空纖維式裝置處理染料廢水的現場實驗，脫色率為95%~98%，COD去除率60%~90%，濃縮液含染料15~20 g/L，並被印染廠引用於生產[6]。
洗毛廢水是紡織工業污染最嚴重的廢水之一，洗毛廢水中含有大量的懸浮物、油脂和合成洗滌劑，其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、醫葯工業的原料，也是很好的防腐劑和潤滑劑，具有較高的經濟價值。傳統回收羊毛脂的方法回收率較低，而採用超濾技術處理洗毛廢水取得了好的效果。國內的許多毛紡廠和洗毛廠採用超濾法處理洗毛廢水工藝，該工藝包括預處理、超濾濃縮、離心分離和水回用四個系統，比傳統的離心工藝羊毛脂回收率提高1~2倍。具體操作工藝條件為[7]：料液溫度50 ℃，操作壓力0.12~0.35 MPa，膜表面流速3 m/s，膜平均水通量40 L/(cm2·h)，濃縮倍數為3~6倍，結果油脂截留率為98%~99%，COD截留率為90%~98%。
1.3 造紙工業廢水
造紙工業耗水量極大，造紙廢水主要來源於去皮、漿化、洗凈、漂白、抄紙等工序。用超濾技術處理造紙廢水既可以對廢水中某些有用成分進行濃縮回收，又可將透過水回用。開山屯化纖漿廠是國內制漿造紙行業中第一家引進了具有國際80年代先進水平的大型超濾設備，並成功地用於亞硫酸鹽制漿廢液的處理，在此基礎上又用自製聚碸膜代替進口膜而取得成功，實驗證明達到了DDS公司生產的FSN61PP超濾膜的水平。工藝為：將廢液預熱升溫到50~70℃，打開進料閥，廢液經過過濾器進入儲罐內，超濾始終控制入口壓力0.6 MPa，出口壓力0.3 MPa，膜的工作溫度60~65 ℃，膜工作面積2.25 cm2。結果成品的木質素磺酸濃度大於95%，還原物去除率大於85%，固形物的率大於30%，達到了對廢液中高分子木質素磺酸的有效分離、純化以及濃縮的目的。日本於1981年採用NTU-3508超濾組件建成了日處理4000 m3的管式膜裝置，是世界上最大規模的裝置。我國目前已具備生產此類超濾和反滲透膜組件的能力，並迅速推廣[8]。
1.4 印鈔廢水
我國印鈔業擦板廢液的處理一直是困擾印鈔行業的老大難問題。中科院上海原子核研究所與上海印鈔廠、南昌印鈔廠、西安印鈔廠等合作，從1993年開始進行了用板式超濾器處理擦板廢液的工作，並對原有的HPL-Ⅱ（A）型超濾器進行了改進，研製成功適用於處理印鈔擦板廢液的HPL-Ⅱ（B）型板式超濾器。經超濾處理後，透過膜的清液不含油墨，鹼的含量不變，對COD的去除率為99%以上，對固含量為3%的擦板廢液可濃縮至12%，廢液的回收率為75%，且比採用中和法處理廢液省力省大量資金。
1.5 釀造工業廢水
味精廢液是含大量菌體等有機物、氯化物的粘性液體，COD高達70 000 mg/L，廢液的排放對環境造成嚴重的污染，同時廢液中還含有一些價值很高的代謝副產物。味精廠用CA、PS、PVC等超濾膜對味精廢液進行處理，其操作條件為：操作壓力0.25MPa，操作溫度25℃，超濾濃縮倍數5~6倍，處理結果表明：透過液清澈透明，菌體去除率達98%以上。透過液經管道輸入醬油廠用來生產味精醬油；對濃縮液進行超濾可得到含蛋白質和脂肪及核酸的價值很高的代謝副產物；超濾谷氨酸發酵液，透過液清澈透明，用來提取谷氨酸可提高純度和提取率[9]。
1.6含油廢水的處理
乳化油廢水是一種常見的工業廢水，超濾法處理乳化油廢水應用已有20多年。在1979年，西德已有超過250個超濾設備被用於濃縮乳化油，所用膜組件為管式、卷式和板式，1989年膜生產單位提高為能處理乳化油廢水的系列膜設備。採用荷電中空纖維膜處理含有氫氧化鈉、磷酸鹽、碳酸鈉、硼酸鈉、亞硝酸鈉和非離子或陰離子表面活性劑的乳化油廢水時，在溫度50℃，進口壓力0.12 MPa，出口壓力0.10 MPa時，透過液通量達25~33 L/(cm2·h)，透過液含油量僅十幾mg/L。對於含有氫氧化鈉、鹽等水溶液和部分表面活性劑的透過液稍加調整即可回用脫脂。濃縮液進入油-水分離器，分離出來的油品可回收形成無排放體系。目前，上海寶鋼採用Abcor公司管狀膜的大型超濾設備來處理乳化油廢水。中科院上海原子核研究所選用PSF100型超濾膜採用3塊HPM型隔板並聯成板式超濾器，在料液流速1.6 m/s，平均壓力0.3 MPa，自然升溫等運行條件下，先後進行2次連續濃縮運行，結果表明：油分截留率大於99%，COD的去除率達到95%，體積濃縮比高，超濾平均通量為30 L/(cm2·h)，處理乳化油廢液效果很好[10]。
含原油廢水中含油量通常為100~1000 mg/L，超過國家排放標准（10 mg/L），故排放前必須進行除油處理。可採用中空纖維超濾膜組件和超濾設備，在操作壓力為0.10 MPa，廢水溫度40℃，膜的透水速度可達60~120 L/(cm2·h)，可以把含原油100~1000 mg/L的廢水處理達到環境排放標准10 mg/L以下，也使處理後的水質達到了低滲透油田的注水標准[11]。
金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水，必須進行處理才能排放。超濾處理可把廢水分離成兩部分：濃縮液中含有油和懸浮顆粒，透過液中幾乎不含油。用超濾與微濾聯合進行處理，先用微濾把油濃縮至10%，其中微濾膜的透水能力為250 L/(cm2·h)，在進行超濾處理，可回收85%的清洗劑。用超濾處理鋼廠冷壓車間的壓延油廢水時，先用80目篩網過濾後，含油廢水進入循環槽，再經60目篩網過濾後進入超濾膜，超濾濃縮液進入油-水分離器，分離出的油含油量大於90%，可進行燃燒處理，分離出的水返回循環槽進行超濾處理。超濾透過液可循環使用，超濾過程中的透水量和透過液的油分濃度都很穩定，不受供給水中油分濃度的影響。
處理石油開采產生的含油廢水，可在油田用膜分離器中進行超濾與反滲透（或納濾）的組合操作。先使分離出的水進入中空纖維超濾膜，透過液再進入反滲透膜（或納濾膜），不但去除了懸浮物，還去除了溶解鹽和溶解油，以滿足特殊水質的要求。
用超濾處理各種乳化油廢水的開發還在進行,分離效率已基本解決,而要攻克的難關是膜的污染與清洗問題[12]。
1.7 製革工業廢水
製革工業脫毛用的原料主要是Na2S和石灰，其廢水產生量約占皮革污水總量的10%，且毒性大，硫化物含量達2 000~4 000 mg/L，懸浮物和濁度值都很大，是皮革工業中污染最為嚴重的廢水。在對廢水進行處理時，用超濾法分離其中蛋白質，採用磺化聚碸類膜進行超濾，把浸灰廢液的濃度提高5~10倍，膜不會出現堵塞現象，其處理效果優於一般凈化技術。
超濾可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液體，回收大量的蛋白質，據估算，每噸鹽腌皮可獲得30~40 kg的角蛋白，因而具有較好的經濟效益[13]。
1.8食品工業廢水
生產大豆分離蛋白質會產生大量的高濃度有機廢水，用超濾法處理起廢水，既可回收經濟價值很高的可溶性蛋白和低聚糖，又解決了環保問題，並且與傳統的處理方法相比，運行費用低，產出效益高，回收產品質量穩定，操作簡便。
馬鈴薯生產澱粉的廢液有機物含量高，COD通常在10 000 mg/L左右，國外應用超濾技術去除馬鈴薯澱粉排放廢水中的COD並濃縮回收可溶性蛋白質，國內也用膜裝置為聚碸（PS）和聚丙烯腈（PAN）中空纖維超濾膜組件進行實驗，工藝條件為：操作壓力0.10 MPa，進料流量70 L/h，室溫，超濾前調整料液pH 3.5左右（接近蛋白質等電點，截留率高）。實驗結果表明超濾效果較好，廢水的COD值由8 175 mg/L降為3 610mg/L，COD去除率為55.8%。膜污染後用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液來清洗，恢復率在90%左右[14]。

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⑶ 求助：第一次使用超濾離心管應該怎麼處理

可能不同廠家的產品保存運輸條件不一樣。
如果有甘油等保護劑，那就一定要洗干凈再加樣品。版權
乾的超濾管也要先潤濕再用，否則可能不能完全利用膜面積。
最好，用樣品buffer潤洗下再加樣，最大程度保證蛋白活性。尤其是用過後保存在NaOH或乙醇中後。
一般還是離心機甩一下好，使膜充分浸潤。

降低吸附的辦法有：
1，蛋白濃度不要過低
2，盡量選用纖維素的低吸附超濾管
3，用前可以用Tween 80等去垢劑潤洗（不影響蛋白活性的前提下）
4，加入保護蛋白，如BSA(不影響蛋白後續使用的前提下)

用完保存在20% EtOH中，4C保存，防止長菌，依不同樣品可以重復使用不同的次數。

⑷ 超濾離心管可以放在4度冰箱保存么

3KD指的是截留分子量
截留分子量（MWCO:molecular weight cutoff）是使用分子量大小表示的超濾膜的截留性能，又稱作切割分子量。
由於直接測定超濾膜的孔徑相當困難，所以使用已知分子量的球狀物質進行測定。如膜對被截留物質的截留率大於90%時，就用被截留物質的分子量表示膜的截留性能，稱為膜的截留分子量。實際上，所使用的物質並非絕對的球形，由於試驗條件的限制，所測定的截留率也有一定的誤差，所以截留分子量不能絕對表示膜的分離性能。也就是說3KD分子量的產品有可能透過膜也有可能被膜攔截，一般來說希望3KD的產品全部透過，需要選擇截留分子量更大的膜，比如5KD

⑸ 關於粗/細離心管的離心效果的疑問

分子作用（粘滯作用）導致的
類似於毛細現象——毛細管插入浸潤液體中，管內液面上升，高於管外；毛細管插入不浸潤液體中，管內液體下降，低於管外的現象。
管越細，毛細現象越明顯，分子力的作用效果越明顯。
同理，離心管越細，分子力作用效果（粘滯作用）越顯著，相對而言，樣品較容易離心。

⑹ 【求助】超濾離心是怎麼回事

超濾離心機是使用帶超濾膜的離心管，這個膜有分子量的區別，可以截留大於回膜孔徑的答分子，一般的離心機就可以了，還要選好你的離心管體積，這樣才能和你離心機配套使用 情非所屬(站內聯系TA)一般一百左右一根，特殊的可能更貴，有50ml，10ml，一般的離心機都可以，只要管子能套上，同一種物質在膜完好不堵塞的情況下可以重復下，但是不能太多次數，兩三次就好了！

⑺ 超濾離心管怎麼使用

蛋白濃縮和換Buffer通常使用的超濾管，常用Millipore的Amicon-Ultra-15超濾管（MWCO10kD）。也有其它型號的、不同體積大小和MWCO超濾管可選，視目的蛋白的分子量與濃縮前體積、濃縮目標體積而定。可重復使用。
1、選擇合適的超濾管，主要考慮MWCO和濃縮體積，通常應截留分子量不應大於目的蛋白分子量的1/3，比如目的蛋白分子量為35kDa，就可以選擇10kDa截留分子量的超濾管。若目的蛋白分子量為10kD左右，則可以用截留分子量3kD的超濾管。
2、新買來的超濾是乾燥的，使用前加入MilliQ水，水量完全過膜，冰浴或冰箱里預冷幾分鍾。然後將水倒出，即可加入蛋白液，加入的多少，以不超過管頂的白線為准。操作要輕，加入蛋白液前，超濾管需要插在冰上預冷。
3、平衡。質量和重心二者都要達到平衡。注意轉速和加速度不可太快，否則直接損壞超濾膜。開始離心超濾（離心機預冷至4度）。膜與轉軸的方向根據說明書調整（角轉離心機的情況是膜與軸垂直）。在實際使用中，一般轉速開的比說明書里的要低，這樣可以延長離心管的使用壽命。
4、當濃縮到剩下1ml時，【取50ul國產Bradford溶液，加入10ul流穿，看有沒變藍色，以此判斷超濾管是否漏掉蛋白。如果管漏了，將上層和流穿重新倒入新管中開始超濾。要精確判斷是否漏管，用5mg/ml的BSA離心10min，再取流穿，跑蛋白膠或Bradford粗測】，繼續加入剩下的蛋白液濃縮（在冰上操作，防止蛋白受熱），直到所有濃縮液都加完為止。離心過程中注意是否發生蛋白沉澱，導致堵管。若發生沉澱，要確定沉澱的具體原因，是蛋白濃度過高還是Buffer不合適；前者可用多根超濾管同時超濾，降低濃度的辦法解決，後者的方法是換不同的Buffer，直到蛋白不發生沉澱為止。
5、前面幾步用以濃縮蛋白，如果要換Buffer，在總蛋白液濃縮至1ml左右的時候，輕輕加入新的Buffer（經0.22um超濾膜超濾），再濃縮至1ml左右，連續三次，最後一次的濃縮終體積根據需要的蛋白濃度而定，一般不多於500ul，也有濃縮至200ul以內的情況。按照每次至少10倍左右的體積濃縮算，三次達到1000倍以上，基本上可以達到換buffer的目的。
6、取出最終蛋白濃縮液的操作在冰上操作，用黃槍頭（200ul）取，輕輕順著邊緣插入槍頭，輕輕吹打、混勻蛋白液，注意不要碰到超濾膜，然後吸取濃縮液，每次吸接近200ul，直到吸完。管底剩下的最後一點濃縮液不必吸取，否則難度太大，有可能損壞超濾膜。最後加入MilliQ水到超濾管中，沒過超濾膜，防止膜失水變干。
7、以下是處理超濾管，重復利用超濾管的步驟。
8、倒出超濾管里的水，用milliQ水輕輕潤洗幾次，【若管底有可見的蛋白沉澱，可以先加入水，然後用槍頭吹打，注意不要碰到膜，吹打至沉澱懸起，然後倒掉，不可用自來水猛沖】然後加入0.2M的NaOH溶液，室溫放置20min，期間平衡超濾管。再離心10min。倒出殘留的NaOH溶液，將管芯浸入MilliQ水的燒杯(1或2L)中,放置幾個小時,再換新的水,放置幾個小時，不斷稀釋NaOH濃度。50ml管和蓋子用自來水洗，內壁再用MilliQ水洗干凈。
9、取出浸沒的管芯，加至接近滿的MilliQ水，50ml管也加滿MilliQ水，將管芯慢慢放入50ml
離心管，排出部分水，然後蓋上蓋子，放4度保存，直到下次使用。一般來說，按照上述步驟和注意事項，每根管用三四年不會壞。

⑻ 超濾系統工藝流程圖

超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位容器內充填密度高，佔地面積小等優點。以下是我為大家整理的關於超濾系統工藝流程圖，給大家作為參考，歡迎閱讀!

超濾系統工藝流程圖

超濾系統的應用

超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓，在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移，無需添加任何強烈化學物質，可以在低溫下操作，過濾速率較快，便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化，避免了生物活性物質的活力損失和變性。

由於超濾技術有以上諸多優點，故常被用作：

(1)大分子物質的脫鹽和濃縮，以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。

(2)大分子物質的分級分離。

(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。

超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具[2] 。

濾膜

超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格，可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜，即常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜，其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"(厚約0.1mm～1.0mm)，和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性，而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄，因此高效、通透性好、流量大，且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要，發展了非纖維型的各向膜，例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1～14都是穩定的，且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的，若使用恰當，能連續用1～2年。暫時不用，可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有：水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。

裝置

超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上，造成嚴重的濃差極化和堵塞，這是超濾法最關鍵的問題，要克服濃差極化，通常可加大液體流量，加強湍流和加強攪拌。

廢水處理

在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益，例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的，該工藝流程硫酸銨耗量大，能源消耗多，操作時間長，透析過程易產生污染。改用超濾工藝後，平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量，每年可節省硫酸銨6.2噸，自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。

超濾在廢水處理中的應用

(1)還原性染料廢水處理;

(2)電泳塗漆廢水處理;

(3)含乳化油廢水處理;

(4)生活污水處理

凈水器

一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過

濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm;超濾膜(UF)為0.001～0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼，到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

超濾廚飲用兩用機：①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯，五級過濾設備多加了一個後置活性炭，六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。

配套設備

(1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾，當原水的水壓不能滿足過濾需求時，系統需要增加泵加壓，以實現超濾膜分離作用，由於超濾膜的工作壓力較低，一般小於O·7MPa，故在系統設計時，一般選用離心泵，選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質，其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。

①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力，跨膜壓差和通水流量，來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力，以滿足超濾系統的正常運行。

②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本，其材質不能與原水中的成分產生任何反應，也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5～8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時，應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。

化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。

(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時，要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現，減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥，一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。

(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成，採用氣水混合清洗的還包括空壓機，一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥，全開濃水閥，使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面，去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵，將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜，沖刷掉膜表面的污染物，並使其從濃水口排出，反沖洗後，馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出，為了加強清洗效果，順沖時，可採用氣水混合液進行沖洗。

化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統，進行循環清洗和浸泡，靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢，以恢復膜的產水能力，維持設計流量要求。

(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同，僅需要將清洗液換成滅菌液即可，一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫，在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑，否則會對膜造成不可逆的通量損失。

(5)自動化計量、監控和儀表

①計量水流量採用流量表來計量，流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計，主要是顯示直觀，價格低，一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察，一個是產水流量計，一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定，浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5～2倍的實際最大測量流量。

②監控系統及儀表超濾系統在運行時，必須嚴格按照設計參數進行操作，這需要系統的相關參數進行監控，其中主要的監控項目是水質、流量、壓力，可以手動操作，也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。

對水質的監控可採用水質監測儀進行，對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行，對流量的控制可採用電子流量計進行監測，並將監測信號反饋到PLC中，然後來控制泵，閥門及清洗系統，從而實現系統的自動化。

⑼ 濾芯過濾器的工作原理及技術參數

精密過濾器內裝線繞蜂房式濾芯或熔噴濾芯，用於飲用水、生活用水、電子、印染、紡織、環保等行業的生產用水過濾、酒精過濾、葯業過濾、酸鹼過濾、反滲透RO膜前保安過濾，通量大、耗材成本低、外表拋光或亞光，內表面酸洗鈍化處理。進出口、排污管道配自動控制閥、控制器、可自動反沖冼。
二、主要技術參數： 1、 工作壓力：0.05MPa-0.6MPa 2、 工作溫度：5℃-40℃(特殊溫度可定做) 3、 濾芯介面：平壓式、插入式 4、 過濾精度：3μm-100μm 5、濾芯數量：1芯-180芯 6、 濾芯長度：10」-50」
7、 單台流量：0.1 m³/h -300 m³/h 8、 筒體材質：304、316L、Q235襯膠
三、精密過濾器的工作原理 精密過濾器是採用成型的濾材，原液通過濾材，濾渣留在濾材壁上，濾液透過濾材流出，從而達到過濾的目的。 成型的濾材有：濾布、濾網、濾片、燒結濾管、線繞濾芯、熔噴濾芯、微孔濾芯及多功能濾芯。因濾材的不同，過濾孔徑也不相同。精密過濾是介於砂濾(粗濾)與超濾之間的一種過濾，過濾孔徑一般在0.1-120μm范圍。同種形式的濾材，按外形尺寸又分為不同的規格。線繞濾芯(又稱蜂房濾芯)有兩種：一種是聚丙烯纖維-聚丙稀骨架濾芯，最高使用溫度60℃;另一種是脫脂棉纖維-不銹鋼骨架濾芯，最高使用溫度120℃。 四、精密過濾器特徵 1.材質及結構 圓柱形殼體，304、316L不銹鋼，可選炭鋼及樹脂殼體;配以單支或多支濾芯。 2、規 格 濾芯數量：單支或多支濾芯。 濾芯長度：單節、二節、三節、四節(每10″為一節); 濾芯安裝形式：國際通用平壓式、卡入式和插入式;
筒體與底座聯接方式：快開型、法蘭型; 介質進、出口連接方式：快開型、螺紋型、和法蘭型; 可過濾介質：液體、氣體。 3.性能特點 (1)過濾精度高，濾芯孔徑均勻; (2)過濾阻力小，通量大、截污能力強，使用壽命長; (3)濾芯材料潔凈度高，對過濾介質無污染; (4)耐酸、鹼等化學溶劑; (5)強度大，耐高溫，濾芯不易變形; (6)價格低廉，運行費用低，易於清洗，濾芯可更換。 五、精密過濾器的作用 精密過濾器常設置在壓力過濾器之後，用於去除液體中細小微粒，以滿足後續工序對進水的要求。有時也設置在全套水處理系統未端，來防止細小微粒進入成品水常用的濾芯有以下幾種規格：0.1、 0.2、 0.5、 0.8 、1、 2 、3、 5 、10 、20、 30 、50 、75 、100、120μm，精密過濾器常作為電滲析、離子交換、反滲透、超濾等裝置的保安過濾器使用。

⑽ 超濾離心管上一系列數字是什麼意思

離心管就是一個簡單的可以承受高轉速壓力的管子，比如離一些樣品回，分離出上清沉澱。
離心超濾管答會有一個類似於內管和外管的兩個部分，內管中是帶有一定分子量的膜，當高速離心時，分子量比它小的就漏到下面的管子（即外管）中了，分子量比它大的就截留在上面（即內管中），就是超濾的原理。。。。常用於濃縮樣品。