一、基本原理
超濾屬於膜分離的範疇。膜分離是速率控製的傳質過程，具有設備簡單、可在室溫或低溫下操作、無相變、處理效率高和節能等優點，適用於熱敏性的蛋白質等生物大分子的分離純化。超濾可分離分子質量3000～1000000u的可溶性大分子物質，直徑大於0.1μm的溶質，如蛋白質、果膠、脂肪和微生物，尤其是酵母菌、黴菌不能通過超濾膜。
當樣品和溶劑被超濾膜分隔開時，超濾膜上有許多微孔，允許溶劑和某些小分子質量物質自由通過膜，很快兩側溶劑和那些可以自由通過膜的小分子物質達到平衡。樣品中含有許多大分子物質不能通過膜，在膜兩側形成滲透壓差，樣品側滲透壓大於溶劑側滲透壓，這時在樣品側施加一定壓力（一般大於兩側的滲透壓差），則可以使樣品側的小分子質量物質向溶劑側轉移。在壓力足夠大樣品中的溶劑大量進入溶劑側，這樣，僅在一種操作中就可完成滲析（從大分子溶液中除去小分子物質）和濃縮（從樣品中脫去部分溶劑），從而達到樣品的分離和濃縮。
超濾是膜分離技術的一種，各種常用的膜分離技術及原理。
二、超濾膜
膜是超濾的關鍵器材，為了提高濾液的透過速度，膜表麵單位麵積上能穿過某種分子的“孔穴”應該多，而孔隙的長度應該小。這樣就產生了流速和膜強度之間的矛盾。
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，即現在常用的微孔薄膜，其孔徑通常是0.05～1.0mm。膜的厚度較大，孔隙為一定直徑的圓柱形，這種膜流速低，易堵塞。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和0.25μm）和一層相對厚得多的（約1mm）更易滲透的、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，而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。近年來為適應製藥和食品工業上滅菌的需要，發展了非纖維型的各向異性膜，例如聚碸膜、聚碸酰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%疊氮化鈉中保存。根據使用要求，超濾膜可製成不同的形狀和組合件，如平麵膜、中空纖維膜、管狀膜等。
三、基本操作
（一）超濾膜的選擇
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］；物理化學穩定性（包括機械強度）等。水通量是指一定壓力下單位時間內通過單位膜麵積的水量。
商品膜的規格型號甚多，在選擇時必須注意以下幾點：
1.截留相對分子質量
超濾膜通常以截留相對分子質量作為指標。所謂“相對分子質量截流值”是指阻留率達90%以上的最小被截留物質的相對分子質量。它表示了每種超濾膜所額定的截留相對分子質量的範圍。由於額定截留相對分子質量的水平多以球形溶質分子的測定結果表示，而受試溶質分子能否被截流及阻留率的大小還與其分子形狀、化學結合力、溶液條件及膜孔徑差異有關，所以相同相對分子質量的溶質阻留率不盡相同。用具有相同相對分子質量及截留值的不同膜材料製備的超濾膜對同一物質的阻留率也不完全一致。故相對分子質量截留值僅作選膜的參考。一般選用的膜的額定截留值應稍低於所分離或濃縮的溶質的相對分子質量。
2.超濾膜性質和使用條件
（1）操作溫度膜基材料對溫度的耐受能力差異很大，如XM膜使用溫度不超過50℃，而PM膜卻能耐受120℃高溫。