實驗室塑料真空過濾瓶相比傳統(tǒng)玻璃過濾瓶的優(yōu)勢和適用領域分析
真空過濾瓶是實驗室各種濾膜法過濾器材中被使用的最多的一種產品，相較于其他過濾產品，真空過濾瓶尺寸小巧，易于操作，使用便利度很高，經濟上也具有性價比，可以滿足很多過濾應用的需求。過去無論是砂芯過濾瓶、溶劑過濾器、布氏漏斗、砂芯坩堝等真空過濾瓶產品，其主體材料均以玻璃為主。但是玻璃材質由于其本身物理性能的限制，被制作出過濾瓶后，也有很多局限性。而塑料材質制作的真空過濾瓶在近年來越來越受到市場上終端用戶的青睞，這主要是由于塑料材質相比傳統(tǒng)的玻璃過濾瓶組，具有下述的優(yōu)勢：
1）具有更好的抗沖擊、耐摔性——相比于玻璃材質，塑料制的過濾瓶在物理性能上，強度更高，有更好的抗沖擊性。這種物理性能上的優(yōu)勢，使塑料真空過濾瓶在使用時，如果出現(xiàn)意外情況，如：被敲擊、傾倒、碰撞，也不容易破裂或者摔碎，不會因為玻璃碎片劃傷實驗人員，或者瓶內的溶劑濺到使用者身上。在保護人員安全的同時，也避免了后期補夠損壞部件的麻煩和節(jié)約了購置經費。
2）功能性更強——塑料材質和玻璃材質的制品，在制作工藝上完全不同。塑料材質的過濾瓶是使用模具注塑成型，能夠做出更為復雜的結構，以實現(xiàn)更多的功能。例如：防止液體倒吸的阻隔設計、可以在液滿時關閉瓶口的液位浮球閥、易于攜帶的套娃式結構、可以和試劑瓶連接的瓶頂式架構等。這些功能有些是有助于防止過濾中液體倒吸、有些可以提升使用的便利度。這些結構普遍是玻璃很難（即使制作出來成本很高）或者無法制作出來的。比較典型的如，在提升使用便利度上，尤其是瓶頂式架構，這是在塑料漏斗模具設計階段，將其底部和過濾集液瓶的連接口，設計成標準的GL45通用螺紋，使其能夠和實驗室普通的玻璃試劑瓶相連接，這樣在過濾結束時，濾液直接保存在試劑瓶內，無需再轉移導出。
3）化學耐受性使其可以用于玻璃過濾瓶無法使用的場景——部分化學品無法接觸玻璃材質，需要使用特定的塑料材質，例如氫氟酸、濃度較高且溫度較高的磷酸、濃度較高且溫度較高的或溫度較低的堿溶液等。而聚苯砜、聚丙烯材料制作的瓶體就可以耐受上述這些化學品。
4）輕便易于攜帶外出使用：在實驗室過濾的應用中，有一大類就是需要攜帶各種過濾裝置進行外出的地表水采樣，并進行現(xiàn)場過濾，來檢測水樣中的SS懸浮固形物含量或者其他指標。玻璃材質除了易碎不易攜帶外，重量也顯著高于塑料材質。塑料制成品抗沖擊性強的同時，自重也非常輕，很適合于運輸或者攜帶外出使用。
在了解了塑料真空過濾瓶相比玻璃過濾瓶的優(yōu)勢后，下面我們再根據具體的應用，來介紹幾種實驗室經常會進行的過濾操作，且適合使用塑料過濾瓶的應用場景：
●水中懸浮固形物檢測、微生物限度檢測過濾：使用非常廣泛的二種應用，是針對各種水樣的過濾。如環(huán)境監(jiān)測或科研單位、發(fā)電廠、污水處理廠等采集地表水進行過濾檢測水中的各種懸浮物；食品飲料生產企業(yè)、制藥企業(yè)、第三方檢測、疾控等單位對水樣進行微生物限度檢查過濾。上述這些應用都可以使用塑料過濾瓶，由于這些過濾的水樣，普通的塑料過濾瓶都可以耐受，能夠更好的發(fā)揮出塑料過濾瓶耐摔的優(yōu)勢，如R300P塑料過濾瓶真空抽濾裝置，它的真空過濾瓶每一個部件，包括過濾杯、濾膜放置基座、集液瓶、浮球逆止閥等都是塑料材質制作，不會出現(xiàn)玻璃材料使用中會出現(xiàn)摔碎、受敲擊破裂的問題，省去了日后購買配件的麻煩和經費。此外內置的浮球逆止閥，可以在液滿時關閉抽氣口，避免由于不注意觀察液位造成廢液大量吸入抽濾泵進水的故障。同時諸如微生物限度檢測過濾，每次過濾前據需要進行高溫高壓滅菌，塑料材質的過濾瓶在進行滅菌操作時，也更加方便。
●配置細胞組織培養(yǎng)基，進行除菌過濾：是指使用超純水來配置干粉培養(yǎng)基，使用濾膜來進行除菌過濾。使用塑料制作 的過濾瓶組，一般會采用瓶頂式結構，如L100FS培養(yǎng)基除菌真空過濾系統(tǒng)，整機尺寸很小巧可以直接放在超凈工作臺或者生物安全柜內操作，機體一側帶有過濾瓶放置槽。整套過濾瓶上面的過濾漏斗采用瓶頂式結構，下面配置的集液瓶就是普通的實驗室藍蓋玻璃試劑瓶。過濾漏斗可以和普通的GL45螺紋口藍蓋試劑瓶相連接，使得過濾好的培養(yǎng)基直接流入試劑瓶內，蓋上瓶蓋易于保存。
●緩沖液、色譜流動相試劑的澄清和除雜質過濾：和培養(yǎng)基除菌過濾類似，這兩種應用也適合于使用采用瓶頂式結構制作的塑料過濾漏斗，是其以和普通GL45螺紋口試劑瓶連接，使得通過濾膜后的濾液直接流入試劑瓶，便于過濾結束后蓋上瓶蓋保存。但是不同之處在于緩沖液、色譜流動相試劑對于普通塑料材質、或者帶有硅膠密封圈的塑料過濾瓶都會產生腐蝕。在使用一段時間后就會出現(xiàn)塑料開裂、密封圈老化等現(xiàn)象。這里就需要使用到化學耐受性更好的塑料材料來制作過濾漏斗，例如專門用于緩沖液或者是色譜流動相試劑過濾的FS300PMF型號，采用了耐化學性能較好的PPSU聚苯酚材質來制作上半部分的瓶頂過濾器，長時間過濾后也不會腐蝕開裂，同時運用了精度更高的模具制作工業(yè)，沒有密封圈，所以也不會出現(xiàn)密封圈老化失去密封性的問題。
●氫氟酸、磷酸：這兩種化學品是無法使用玻璃材質進行過濾，會對玻璃造成損壞。在過去有些客戶也會請一些加工廠，使用PTFE聚四氟乙烯，或者是PFA聚偏氟乙烯材質進行過濾瓶的定制以滿足這兩種過濾需要。但是，一方面氟材料普遍價格高，透明度差，用于制作過濾瓶，不易于觀察集液瓶的液位，容易出現(xiàn)液體溢出；另一方面，定制品制作周期長，制作工藝相比模具注塑成型相比，產品的舉動、密封性、功能性都有相當程度的欠缺。針對這兩種樣品的過濾，我們選取了能夠長期耐受氫氟酸、磷酸的PPSU聚苯砜和PP聚丙烯兩種材質進行組合，設計出了CH300PA耐氫氟酸和磷酸真空過濾裝置。其主機和氣體接觸部分全部是PTFE聚四氟乙烯材質，樣品揮發(fā)出的氣體不會損壞內部的零部件；過濾漏斗是PPSU聚苯砜材料；集液瓶則采用了PP聚丙烯材質，既可以滿足化學耐受的問題，相比PTFE聚四氟乙烯，或者是PFA聚偏氟乙烯材等氟材料，透明度更好，同時材料成本價格更低，具有更好的經濟性。
●野外采用過濾：是指將過濾裝置攜帶外出，對于江河湖海等各類地表水進行采用，并現(xiàn)場直接使用過濾裝置進行過濾截取水中懸浮物的一種應用。這種應用可以說是所有應用中塑料過濾瓶能夠最大限度發(fā)揮出其物理和結構優(yōu)勢的一種。例如在R300P-DC便攜式野外真空抽濾裝置中，我們?yōu)檎走^濾瓶采用了套娃式結構，漏斗基座可以置入濾杯，濾杯又可以置入集液瓶收納。同時由于塑料的輕便和耐摔性，配合套娃式結構縮小了收納體積，使整個過濾瓶非常易于外出攜帶使用，而玻璃過濾瓶無法設計出這種結構。此外R300P-DC的主機抽濾泵采用直流電機，可以使用蓄電池、車載點煙器、移動電源充電寶等進行供電，使其整體都符合野外場景的需要。
1）具有更好的抗沖擊、耐摔性——相比于玻璃材質，塑料制的過濾瓶在物理性能上，強度更高，有更好的抗沖擊性。這種物理性能上的優(yōu)勢，使塑料真空過濾瓶在使用時，如果出現(xiàn)意外情況，如：被敲擊、傾倒、碰撞，也不容易破裂或者摔碎，不會因為玻璃碎片劃傷實驗人員，或者瓶內的溶劑濺到使用者身上。在保護人員安全的同時，也避免了后期補夠損壞部件的麻煩和節(jié)約了購置經費。
2）功能性更強——塑料材質和玻璃材質的制品，在制作工藝上完全不同。塑料材質的過濾瓶是使用模具注塑成型，能夠做出更為復雜的結構，以實現(xiàn)更多的功能。例如：防止液體倒吸的阻隔設計、可以在液滿時關閉瓶口的液位浮球閥、易于攜帶的套娃式結構、可以和試劑瓶連接的瓶頂式架構等。這些功能有些是有助于防止過濾中液體倒吸、有些可以提升使用的便利度。這些結構普遍是玻璃很難（即使制作出來成本很高）或者無法制作出來的。比較典型的如，在提升使用便利度上，尤其是瓶頂式架構，這是在塑料漏斗模具設計階段，將其底部和過濾集液瓶的連接口，設計成標準的GL45通用螺紋，使其能夠和實驗室普通的玻璃試劑瓶相連接，這樣在過濾結束時，濾液直接保存在試劑瓶內，無需再轉移導出。
3）化學耐受性使其可以用于玻璃過濾瓶無法使用的場景——部分化學品無法接觸玻璃材質，需要使用特定的塑料材質，例如氫氟酸、濃度較高且溫度較高的磷酸、濃度較高且溫度較高的或溫度較低的堿溶液等。而聚苯砜、聚丙烯材料制作的瓶體就可以耐受上述這些化學品。
4）輕便易于攜帶外出使用：在實驗室過濾的應用中，有一大類就是需要攜帶各種過濾裝置進行外出的地表水采樣，并進行現(xiàn)場過濾，來檢測水樣中的SS懸浮固形物含量或者其他指標。玻璃材質除了易碎不易攜帶外，重量也顯著高于塑料材質。塑料制成品抗沖擊性強的同時，自重也非常輕，很適合于運輸或者攜帶外出使用。
在了解了塑料真空過濾瓶相比玻璃過濾瓶的優(yōu)勢后，下面我們再根據具體的應用，來介紹幾種實驗室經常會進行的過濾操作，且適合使用塑料過濾瓶的應用場景：
●水中懸浮固形物檢測、微生物限度檢測過濾：使用非常廣泛的二種應用，是針對各種水樣的過濾。如環(huán)境監(jiān)測或科研單位、發(fā)電廠、污水處理廠等采集地表水進行過濾檢測水中的各種懸浮物；食品飲料生產企業(yè)、制藥企業(yè)、第三方檢測、疾控等單位對水樣進行微生物限度檢查過濾。上述這些應用都可以使用塑料過濾瓶，由于這些過濾的水樣，普通的塑料過濾瓶都可以耐受，能夠更好的發(fā)揮出塑料過濾瓶耐摔的優(yōu)勢，如R300P塑料過濾瓶真空抽濾裝置，它的真空過濾瓶每一個部件，包括過濾杯、濾膜放置基座、集液瓶、浮球逆止閥等都是塑料材質制作，不會出現(xiàn)玻璃材料使用中會出現(xiàn)摔碎、受敲擊破裂的問題，省去了日后購買配件的麻煩和經費。此外內置的浮球逆止閥，可以在液滿時關閉抽氣口，避免由于不注意觀察液位造成廢液大量吸入抽濾泵進水的故障。同時諸如微生物限度檢測過濾，每次過濾前據需要進行高溫高壓滅菌，塑料材質的過濾瓶在進行滅菌操作時，也更加方便。
●配置細胞組織培養(yǎng)基，進行除菌過濾：是指使用超純水來配置干粉培養(yǎng)基，使用濾膜來進行除菌過濾。使用塑料制作 的過濾瓶組，一般會采用瓶頂式結構，如L100FS培養(yǎng)基除菌真空過濾系統(tǒng)，整機尺寸很小巧可以直接放在超凈工作臺或者生物安全柜內操作，機體一側帶有過濾瓶放置槽。整套過濾瓶上面的過濾漏斗采用瓶頂式結構，下面配置的集液瓶就是普通的實驗室藍蓋玻璃試劑瓶。過濾漏斗可以和普通的GL45螺紋口藍蓋試劑瓶相連接，使得過濾好的培養(yǎng)基直接流入試劑瓶內，蓋上瓶蓋易于保存。
●緩沖液、色譜流動相試劑的澄清和除雜質過濾：和培養(yǎng)基除菌過濾類似，這兩種應用也適合于使用采用瓶頂式結構制作的塑料過濾漏斗，是其以和普通GL45螺紋口試劑瓶連接，使得通過濾膜后的濾液直接流入試劑瓶，便于過濾結束后蓋上瓶蓋保存。但是不同之處在于緩沖液、色譜流動相試劑對于普通塑料材質、或者帶有硅膠密封圈的塑料過濾瓶都會產生腐蝕。在使用一段時間后就會出現(xiàn)塑料開裂、密封圈老化等現(xiàn)象。這里就需要使用到化學耐受性更好的塑料材料來制作過濾漏斗，例如專門用于緩沖液或者是色譜流動相試劑過濾的FS300PMF型號，采用了耐化學性能較好的PPSU聚苯酚材質來制作上半部分的瓶頂過濾器，長時間過濾后也不會腐蝕開裂，同時運用了精度更高的模具制作工業(yè)，沒有密封圈，所以也不會出現(xiàn)密封圈老化失去密封性的問題。
●氫氟酸、磷酸：這兩種化學品是無法使用玻璃材質進行過濾，會對玻璃造成損壞。在過去有些客戶也會請一些加工廠，使用PTFE聚四氟乙烯，或者是PFA聚偏氟乙烯材質進行過濾瓶的定制以滿足這兩種過濾需要。但是，一方面氟材料普遍價格高，透明度差，用于制作過濾瓶，不易于觀察集液瓶的液位，容易出現(xiàn)液體溢出；另一方面，定制品制作周期長，制作工藝相比模具注塑成型相比，產品的舉動、密封性、功能性都有相當程度的欠缺。針對這兩種樣品的過濾，我們選取了能夠長期耐受氫氟酸、磷酸的PPSU聚苯砜和PP聚丙烯兩種材質進行組合，設計出了CH300PA耐氫氟酸和磷酸真空過濾裝置。其主機和氣體接觸部分全部是PTFE聚四氟乙烯材質，樣品揮發(fā)出的氣體不會損壞內部的零部件；過濾漏斗是PPSU聚苯砜材料；集液瓶則采用了PP聚丙烯材質，既可以滿足化學耐受的問題，相比PTFE聚四氟乙烯，或者是PFA聚偏氟乙烯材等氟材料，透明度更好，同時材料成本價格更低，具有更好的經濟性。
●野外采用過濾：是指將過濾裝置攜帶外出，對于江河湖海等各類地表水進行采用，并現(xiàn)場直接使用過濾裝置進行過濾截取水中懸浮物的一種應用。這種應用可以說是所有應用中塑料過濾瓶能夠最大限度發(fā)揮出其物理和結構優(yōu)勢的一種。例如在R300P-DC便攜式野外真空抽濾裝置中，我們?yōu)檎走^濾瓶采用了套娃式結構，漏斗基座可以置入濾杯，濾杯又可以置入集液瓶收納。同時由于塑料的輕便和耐摔性，配合套娃式結構縮小了收納體積，使整個過濾瓶非常易于外出攜帶使用，而玻璃過濾瓶無法設計出這種結構。此外R300P-DC的主機抽濾泵采用直流電機，可以使用蓄電池、車載點煙器、移動電源充電寶等進行供電，使其整體都符合野外場景的需要。
