真空过滤详细介绍

常见的实验室过滤方式

过滤(filtration)是将水溶液中的悬浮颗粒以不同孔径的滤膜(membrane filters)或多孔性材料阻档，藉此分隔非均相混合物中的固态、液态物质，达到分离、澄清的效果。过滤的方式又分为三种：重力过滤(gravity filtration)、真空过滤(vacuum filtration)及压力过滤(pressure filtration)，可依过滤样品特性、悬浮颗粒去除效率、过滤所耗费时间等，选择合适的过滤方式及滤膜规格。

真空过滤原理

真空过滤(vacuum filtration)，常以真空帮浦搭配过滤瓶组及滤膜操作使用，又称负压过滤、减压过滤或抽气过滤(suction filtration)。其利用抽气减压装置将滤纸下方的空气部分抽除，造成压力差，使液体在重力与压力差的双重作用下加速过滤，以达到快速分离液体与固体沉淀物的目的。

真空过滤装置

真空过濾所需装置通常包括：真空帮浦(vacuum pump)、缓冲瓶(safety trap)、过滤漏斗(filter holder)以及接收瓶(receiver flask)四个部份，过滤漏斗+接收瓶又常称为过滤瓶组。

A.真空帮浦(vacuum pump)

真空帮浦是将一特定空间的气体分子抽除，达到一定压力差进而加速过滤。一般而言，真空度685 mmHg的真空帮浦即可满足大部份过滤实验，因685 mmHg代表已具90%压力差，选择更高真空的帮浦对整体流程影响不大。(*1大气压为760 mmHg)

如何选择真空帮浦(vacuum pump)

选择帮浦种类：确认样品类型为一般水溶液、有机溶剂、或腐蚀性样品

选择帮浦真空度：确认样品状态，如悬浮颗粒多寡、液体黏稠度等。一般而言，较黏稠或多杂质样品需选择较高真空度机种。

选择帮浦流量:抽气过滤瓶容积会影响过滤速度。一般建议帮浦流量与容积呈正比。

洛科无油式真空帮浦相较于一般水流抽气帮浦(water pump)优势为

－真空度及减压效率不受温度影响

－不需额外用水或水循环，节省能源

－不污染水质，保护环境

洛科Rocker 300真空帮浦，真空度达685mmHg，可满足大部分实验室真空过滤需求

B.缓冲瓶(safety trap)

缓冲瓶在真空过滤系统中通常安装于帮浦与接收瓶之间，可避免因操作不当，如：没洩压就关闭电源，而导致滤液倒流入压力较小的帮浦内。若不慎倒流时，滤液会优先流至缓冲瓶中，使水不致于立刻流入真空帮浦造成损坏。缓冲瓶的选择包含：GL45玻璃血清瓶、真空瓶或废液瓶。

C.过滤瓶组

过濾瓶组可分为过滤漏斗及接收瓶两部份组成。

C-1.过滤漏斗(filtration holder)

用以承载滤纸(filter paper)或滤膜(filter membrane)，并确保溶液通过滤膜以完成过滤。漏斗可利用硅胶塞、旋卡等方式固定于接收瓶上方。

C-2.接收瓶(receiver flask)

又称抽气过滤瓶(suction flask)或废液瓶，用以接收及收集过滤溶液。接收瓶与缓冲瓶之间可使用耐压硅胶管連接，连接时应依接头选择合适管径的硅胶管，若仍难以连接可沾取水涂抺于接头处，以利套入硅胶管。

如何选择过滤瓶组

●过滤漏斗尺寸：漏斗尺寸应依样品体积选择，漏斗分为可适用25 mm、47 mm或90 mm直径的滤膜尺寸，漏斗尺寸的挑选与过滤体积呈正比。

●过滤瓶组材质：依样品溶液与应用挑选合适的漏斗及接收瓶材质，相关资讯请参考耐化学性质表(chemical compatibility chart)。

真空过滤应用与用途

●一般水样过滤，如悬浮固形物、微生物等

●细胞培养基、缓冲液之澄清过滤

●化学合成产物之分离

●工业溶液粗滤、细滤

附录1:洛科无油式真空过滤帮浦

洛科适合「过滤应用」的真空帮浦皆无油雾污染、不需保养，可大致分类如下

附录2:洛科真空过滤系统与应用领域

附录3:洛科真空过滤漏斗(filter holder)

参考资料

1.台大化学系教学网-基础化学实验技能