メンブレンフィルタとは
メンブレンフィルタは溶液中の微粒子を除去するときに用いるフィルタです。メンブレンフィルタを用いるろ過は精密ろ過とも呼ばれ、フィルタの孔径以上の粒子を確実に除去することができます。ただしメンブレンフィルタは目詰まりを起こしやすいため、ろ過前にプレフィルタを用いた粗ろ過を行うことが多いです。
メンブレンフィルタの材質は多種多様で、PTFEやPVDF、PESやセルロース混合エステル、ポリプロピレンなどがフィルタとして使われています。使用時にはろ材の耐薬品性、試料に含まれる成分がフィルタの材質と吸着するか否か、除去したい微粒子に対してフィルタの孔径が小さいか、などの観点から適切なメンブレンフィルタを選定する必要があります。
メンブレンフィルタの使用用途
メンブレンフィルタはメンブレン、つまり「膜」で作られたフィルタです。食品や飲料、医療や電子機器、化学や繊維など、様々な業界で液体のろ過は日常的に行われています。その中でもメンブレンフィルタは「精密ろ過」と呼ばれる作業で使われます。
精密ろ過は膜の孔の大きさ(孔径)よりも大きな物質を完全に捕捉する工程で、液体に含まれる不純物を安定して除去する事ができます。そのため微量の異物混入も許されない半導体業界などで用いられる溶媒、溶液として販売される製品を充填する前などにメンブレンフィルタを用いた精密ろ過は行われています。
メンブレンフィルタの構造
メンブレンフィルタと比較されるものとして、プレフィルタと呼ばれるものがあります。これらは同じ「フィルタ」でも内部の構造と粒子の捕捉メカニズムが異なります。プレフィルタはデプスフィルタとも呼ばれるもので、ガラスなどの繊維状の材料を押し固めて作られています。そのため、フィルタ内の流路の大きさは一定ではありません。また、ろ過時に大きな粒子は流路の途中で詰まることで捕捉されます。ただし、過剰量を流すと詰まった粒子が押し出されてフィルタを通過してしまう場合があります。
図1. メンブレンフィルタの構造
一方でメンブレンフィルタは孔径の最大値が規定されており、カタログの孔径以上の大きさの流路はありません。そのため、孔径以上の粒子はフィルタ表面で捕捉され、ろ液とは完全に分離されます。ただし、すべての粒子がフィルタ表面に蓄積されていくため、メンブレンフィルタは目詰まりを起こしやすいという欠点があります。実際の工程ではまずプレフィルタで簡易的にろ過を行ったあとにメンブレンフィルタでろ過を行うことが多いです。
メンブレンフィルタのその他情報
メンブレンフィルタの材質
メンブレンフィルタの材質は多種多様です。材質の例として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PES(ポリエーテルスルホン)、ナイロン、セルロース混合エステル、ポリプロピレンなどが挙げられます。
これらの高分子はいずれも有機溶媒や酸・塩基に対する耐性が異なりますし、化学構造も大きく異なります。そのため、ろ過する溶液への耐久性を考慮するのはもちろんのこと、メンブレンフィルタへの試料吸着の起こりやすさも考慮に入れる必要があります。