校园净水设备方案中的除菌过滤器定义在自然环境下的应用

在60年代初期，膜过滤器进入了市场，当时人们认为0.45微米的膜就是“除菌级”过滤器。这种薄膜过滤器最初被广泛应用于清除生物制品和液体药品中的细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。使用粘质沙雷氏菌作为标准菌株来检查和确认过滤效果。但是到了60年代末期，美国FDA的一个名叫Bowman博士的人发现，在孔径为0.45微米的滤膜上，当挑战密度达到10⁴-10^6个细胞每平方厘米时，有些细菌可以穿透这个筛选层。这时候，这种小型细菌被命名为缺陷短波单胞菌（Brevundimonas diminuta）。从此以后，更紧密的筛选层（0.2或0.22微米）开始被用于除去细菌。

后来，一种能够通过0.1微米过滤网的细病原体——Leptospira licerasiae，被发现在Genentech公司的一项研究中。这意味着可能会进一步提高对除去这些微小病原体要求，或是在生产过程中增加额外措施，如巴氏消毒或紫外线消毒，以监控并控制这些微小病原体。

为什么要定义为0.22μm呢？根据一个公式，我们可以计算出毛细管直径，即孔径：d = 毛细管直径 + k * σ / P * θ，其中k是形状校正因子，σ是液体表面张力，P是克服表面张力的压力，而θ是液体与毛细管壁接触角。当我们确定一个功能性定义，即ASTM F838-15标准所述，用挑战水平大于等于1×107cfu/cm²有效面积上的缺陷短波单胞菌对过滤设备进行挑战，并且经过适当验证，可以稳定产生无污染的流出物时，那么这个过滤设备就被认为是一个有效的除去生物介质的手段。

采用分离法去除液体中的有害生物最大的好处在于这不仅能使得产品变得无污染，而且还能保持物理、化学和生物学特性的稳定性。分离技术排除了有害生物，最早可追溯到巴斯德时代，但直到二次世界大战后才开始商业化生产和使用。分离技术发展主要经历了从最初的陶瓷隔垫（Porcelain Filter Cartridge），再到石棉纺织材料夹层（Asbestos -Cellulose Layers），最后发展成现在广泛使用的薄膜隔离技术（Membrane Filters）（Levy, 2001）。