交叉流過濾是一種膜分離技術，通過在膜表面形成交叉流，使液體在膜表面流動，從而實現分離。在交叉流過濾中，液體在膜表面形成一層薄膜，其中一部分通過膜，而另一部分則被截留在膜表面。這種過濾方式有助于減少膜表面的堵塞，延長膜的使用壽命，并提高過濾效率。

膜的定義：一種中間相，將兩種相分離開來，并對不同化學成分的傳輸設置不同的阻力。技術過濾膜的特性：具有一個分離層，可以保留較大的分子或顆粒，并允許較小的分子和溶劑通過。這種膜的設計使得它可以選擇性地過濾不同大小或性質的物質，從而實現有效的分離和純化。

反滲透、納濾、超濾和微濾的分離范圍：

1.反滲透（Reverse Osmosis）：反滲透是一種高效的膜分離技術，主要用于去除水中的溶解物和微生物。它可以有效地分離水中的鹽類、有機物和其他雜質，產生高純度的水。反滲透的分離范圍通常在單個離子到大分子之間。

2.納濾（Nanofiltration）：納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術。它可以有效地去除水中的有機物、重金屬和微生物，同時保留一些離子和小分子。納濾的分離范圍通常在單個離子到小分子之間。

3.超濾（Ultrafiltration）：超濾是一種用于分離大分子和膠體顆粒的膜分離技術。它可以有效地去除水中的蛋白質、膠體和微生物，同時保留溶解物和小分子。超濾的分離范圍通常在幾千到幾十萬道爾頓之間。

4.微濾（Microfiltration）：微濾是一種用于去除大顆粒、細菌和微生物的膜分離技術。它可以有效地過濾水中的懸浮物、細菌和顆粒物質，同時保留溶解物和小分子。微濾的分離范圍通常在幾十到幾百道爾頓之間。

樣品：所需的樣品可以是濃縮物（富集有價值物質）或滲透液（去除大分子雜質）。

交叉流過濾（切向流過濾，TFF）：與傳統過濾（蛋糕過濾，死端過濾）相比，在壓力側的膜上存在強烈的交叉流。這種過濾方式有助于減少膜表面的堵塞，延長膜的使用壽命，并提高過濾效率。

交叉流保持邊界層薄，并避免頂層。然而，膜表面保留組分的濃度始終略高于進料流中的濃度。膜表面的溶解組分濃度被調整，以使對膜的對流輸送（由于滲透流）等于擴散返回輸送。比較溢流和滲透速度的大小。即使最好的膜在其可行的交叉流中也受到滲透性能的限制。

基本工藝：最常用的膜過程包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）。這些都是壓力驅動的過程。從微濾的典型1巴到反滲透的40巴甚至更高。

批處理或連續處理：批處理過程最常用。下圖顯示了一個簡單批處理系統的基本原理，包括進料罐、泵、隔膜模塊、壓力維持閥和換熱器。

在批處理過程中，通過調節壓力控制閥，進料溶液或懸浮液在壓力下流過膜（交叉流過濾，切向流過濾，TFF）。產生的熱量通過換熱器移除。容器是無壓的。選擇的膜可選擇性地保留所需的組分。根據應用，產品可以是濃縮物或滲透液。工廠的可能運行模式包括濃縮和透析（洗滌）。在濃縮過程中，滲透液被移除，使得進料容器中的體積減少，保留組分的濃度增加。在透析過程中，產生與滲透液相同的體積，新鮮的洗滌溶液被加入到進料容器中，以保持保留組分的濃度不變，同時將較小的分子洗出。

批處理過程的優勢：1.靈活性：批處理過程適用于不同的產品特性、產品更換、產量、濃縮倍數或操作模式（洗滌/濃縮）。它可以根據需要進行調整，適應不同的生產要求。2.在最低平均進料濃度下運行：即使是簡單的系統，批處理過程也可以在最低平均進料濃度下運行，從而避免最小的產品損失。3.低投資成本：相對于連續處理系統，批處理系統通常具有較低的投資成本，適合于一些規模較小或需要靈活性的生產場景。

連續工廠：產生壓力的進料泵的流量很小，以至于剩余的截留物=濃縮物在移除滲透流之后直接具有所需的濃縮倍數。通常有幾個膜回路，每個回路都有一個循環泵，在工廠的操作壓力下，每個回路必須具有很小的壓力差，以在每個回路中產生必要的循環。在批處理過程中隨著時間的推移所實現的效果，在連續過程中必須在位置的過程中實現（從工廠的進料口到出料口）。為了獲得批處理系統的有利濃度變化，連續系統中必須安裝大量帶有自己循環泵的膜回路。由于有許多循環泵和回路，連續系統在投資上更昂貴，并且在應用上非常不靈活。通常，它是為大型工廠建造的，用于單一固定應用（例如海水淡化）或者如果必須集成到進一步的連續過程中。