在20世纪60年代,膜过滤器的出现标志着一个新时代的开始,当时,0.45微米级别的膜被认为是“除菌级”的标准。这些薄膜过滤器广泛应用于生物制品和液体药品中,以去除细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。为验证过滤效果,一种名为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)的细菌作为标准菌株而被采用。但就在60年代末期,一项令人震惊的发现提出了对过滤技术挑战。当时,美国FDA的一个研究人员Bowman博士发现,即使孔径达到0.45微米,有一些微小细菌,如缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),也能够穿透这种过滤层。此后,该细菌便成为了检验除菌级过滤器效能的金标准。
随着时间的推移,对于避免这样的漏洞,我们开始使用更加密集的筛网(0.2或0.22微米)。然而,这并不意味着我们就完全安全了。在2012年,一种名为Leptospira licerasiae的小型细菌甚至能够穿透具有0.1微米孔径的过滤器。这一现象预示着我们可能需要进一步提高我们的防御措施,或是在工艺流程中引入额外的手段,比如巴氏消毒或紫外线消毒,以确保控制这些潜在威胁。
那么为什么选择定义它为0.22μm?这可以通过以下公式来计算:d代表毛细管直径(即孔径);k代表形状校正因子,用以修正通过毛细管和直接通过孔隙之间存在差异;σ代表润湿性好的液体表面张力;P则是克服表面张力所需压力的大小;θ则是液体与毛細管壁接触角。因此,不同尺寸筛网并不是问题,而是一个功能性的定义——根据ASTM F838-15,它们必须能够抵抗至少10^7cfu/cm²有效面积内缺陷短波单胞虫的大量挑战,并且经过适当验证才能稳定地产生无污染物质。
最大的好处在于该技术不仅能去除含有致病原料,但同时还能保持物理、化学及生物学特性的一致性。从巴斯德时代起至二次大战前后商业化生产,这一领域经历了瓷质材料到石棉纺织材料再到现代薄膜材料三个主要阶段发展过程。(Levy, 2001)
总之,从最初粗糙但坚固的地球陶瓷到现在精密可靠的地胶膜,每一步都承载着人类对于洁净水源追求纯净度极限的心愿。而这个过程,也揭示了科学探索背后的深邃哲理:只有不断超越自我,才能真正掌握未知世界中的每一个角落。
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