滤芯、滤芯完整性测试
云端同步滤芯、滤膜完整性测试
完整性测试的传统方法包括:气泡点测试法、扩散流测试法，这些测试方法 都要求使用合适的湿润剂将被测滤膜彻底湿润。对于疏水性滤膜，采用上述方法
测试前，必须使用表面张力比滤膜材质本身表面张力小的润湿剂，实际应用中采
用如醇类或醇水混合液等有机溶剂作为湿润剂，来保证滤膜充分湿润。当过滤系 统是生物反应器或发酵罐的无菌空气过滤器和呼吸器时，经测试过程而残留在滤
膜的有机溶剂会对料液产生危害。同时，从操作的安全性考虑，使用有机溶剂时，
对相应的生产设备必须进行防燃和防爆等保护措施，并且还有避免有机溶剂污染
产品，最后，使用前干燥滤器的方法也相当复杂。此外，在线测试滤器完整性的
同时，还必须测定滤器的安全密封性。而滤器在经过在线蒸汽灭菌后，就不能在
使用有机溶剂湿润滤器来进行完整性测试。
1. 起泡点
所谓气泡点，最朴素的原理可以理解为这样， 取一定材质的滤膜或滤芯，
用一定的溶液润湿，然后在一侧加压隔离一定压力的气体之后，随着气体压力的 增加，气体从滤膜一侧释出，表现为膜一侧出现大小、数量不等的气泡，对应的
压力值为气泡点压力。进一步有专家建议可以根据气泡出现的次序与数量，给出
起泡点压力，泡点压力、全泡点压力等更具体的定义。所以广义的气泡点压力
在不同的理解中可能就分别被取代为起泡点压力，泡点压力、全泡点压力等。
之所以出现上述不同的理解，可能源于对过膜气体流量的物理意义还没有统一的
认识。起泡点压力是从完全润湿的膜中,从最大孔径中压出液体的气体压力,用于 实验的液体必须完全对膜进行润湿,这时在膜孔里会充满液体。当气体的压力大
于膜孔内的毛细管压力和表面张力时,液体才能被压出膜孔。如果膜的种类和润
数据销毁湿液不同,也就是说膜的材质、膜的结构、孔径大小、表面张力、温度的改变都
液中焚烧炉会对起泡点压力有所影响。 滤芯被完全、充分浸润后，处于气相中的气体要将
吸附、封堵于毛细管壁里的液体推出，需要克服一定的液体表面张力，此张力与
毛细管孔物理性状、液体-膜材料的浸润角和气体压力的关系式为:
R = 2k?δ?cosθ/?p
其中:
R—— 微孔半径;
δ—— 液体表面张力系数;
θ —— 液体滤膜材料的浸润角;
?p —— 气体作用在毛细管孔上的净压力;
K —— 孔型修正系数 。
上述表达式表明:孔径愈小，被压缩空气通过而产生的第一个气泡所需的压力愈
高，通过最大孔道所需的压力值最小，称为该膜的起泡点。据此可以分析滤膜、
滤芯膜的最大孔径值。至于关于其它的泡点的定义，如果没有给出具体的气体流
量的定量描述，也就失去了客观的判断依据。
2. 扩散流与粘性流 u型池
滤芯被浸润后，在滤器的上游隔绝一定体积和压力的气体，当注入的气体压 内六角螺栓
力接近该滤芯的起泡点值时，这时还没有出现大量的气体穿孔而过，只有少量的
气体首先溶解到液相的隔膜中，然后从该液相扩散到另一面的气相中，这部分气
体从孔道气-液界面中扩散出去，称之为扩散流(D)。这部分气体流量的的大小
基本遵循Fick 定律与Henry 定律，结合起来可以给出如下的计算公式:
dD/dt =p*d*H*L*?P
?P: 透过膜的压力
H:气体在液体中的溶解系数
p:膜的孔隙率
L:膜的厚度系数
D:气,液系统扩散常数
上述公式表明，气体扩散流与溶解度系数相关,在不同的润湿液体中的溶解度不
破真空阀
同，使用CO2 测定比用N2 测定的扩散流大很多。其他直接影响扩散流的因数
还包括:压差，气,液扩散系数，膜厚度系数，孔道的分支拓扑结构以及其他限
制液体流量的因数等。
当压力进一步慢慢增加，最大的孔径部分或全部被吹开，或者又复闭、半闭等情
形下，气体流量会出现较大量的畸变、增加，这时的气流称为粘性流(N)， 粘
性流的特性遵循空气动力学的一些规律，按照伯努力能量守恒方程可以推导出[:
N=A*(2ρ?P)0.5
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