无菌过滤膜的过滤机理主要为截留作用。截留作用可以分为以下几种：机械截留、吸附截留、架桥截留、在膜内部的网络中截留。
1、机械截留：即筛分作用。指膜具有截留比其孔径大或其孔径相当的微粒等杂质的作用。
2、物理作用或吸附截留作用：除了考虑筛分作用，还要考虑其他因素的影响，其中包括吸附和电性能的影响。
3、架桥作用：在孔的入口处，微粒因为架桥作用也同样可被截留。
4、网络型膜的网络截留作用。这种截留是将微粒截留在膜的内部，而不是膜的表面。
从上可见，筛分作用很重要，微粒等杂质与孔壁之间的相互作用有时较孔径大小显得更为重要。
微孔过滤主要应用于分离大分子、胶体粒子、蛋白质以及其他微粒，他们的分离机理是根据分子或微粒的物理化学性能、所使用的膜的物理化学性能和他们之间的相互作用(如大小、形状、电性能)不同而实现分离。
无菌过滤膜的微孔过滤的过程一般有三个阶段：
1、初始阶段：比膜孔径大的粒子被截留在膜的表面，比膜小的粒子进入模孔，其中一些粒子由于各种力的作用被吸附在膜孔内，减少了膜孔的有效直径；
2、过滤中期：微粒在膜表面开始形成滤饼层，膜孔内部吸附逐渐趋向于饱和；
3、后期阶段：随着更多微粒在膜表面被截留，膜孔内部吸附也趋于饱和，微粒开始堵塞膜孔，较终使膜通量趋于稳定继而不断的下降。
通过上述的3个过程，就能理解在溶出过程中滤膜吸附能达到饱和，随着过滤次数的增加越来越难过滤。
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