超滤是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程并按分子量大小来分离颗粒。超滤膜是一种孔径范围为5nm~50nm的一种微孔过滤膜。超滤膜采用压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。
超滤是一种新型的膜分离技术，在所有膜分离手段 如微滤、超滤、反渗透、渗透、电渗析及气体膜分离中。各种膜的分离范围如下图：
超滤的应用最为广泛，也最为成熟。当用膜将直径小于50nm的粒子与其它低分子量组分或溶剂分开，这种膜分离过程即称为超滤。它是一种以膜两侧的压力差为推动力。利用膜孔在常温下对溶液进行分离的膜技术，其膜孔径范围一般为5～50 nm，所用静压差一般为100～500kPa，料液的渗透压一般很小可忽略不计。超滤是一种超精密的过滤。它的核心是用特殊工艺制成的超滤膜。超滤膜的厚度约有0.1 mm，大致可分为三层。表层厚度约占总厚度的1%，有10nm左右的小孔，表层下是支撑层，孔径就大得多，底层是山海绵结构和1um以上的大孔组成。在一张超滤膜中，只有薄薄的表层能起分离作用，其它部分只是达到增加强度的作用。由于其有这种特殊的结构，使超滤膜的分离精度极高，过滤阻力也较少，且不易堵塞。
目前超滤设备已有多种，但基本结构相似，均由四大部分组成: ( 1) 超滤部分，包括超滤器、超滤膜组件; ( 2) 预滤部分，包括精滤器、压力表; ( 3) 动力部分，包括电动机、离心泵、调速器; ( 4) 其他，包括贮料罐、滤液收集罐、控制阀、导管等。超滤设备的核心部件是超滤膜组件。
操作条件温和：由于在超滤中，某些小分子物质可通过膜，所以渗透差小于同种物料在反渗透中形成的渗透压，所需的工作压力较小，温度也比较低。超滤的工作温度在30 ~ 40 ℃,也可达50℃。
分离环境密闭：分离过程在常温密闭环境下进行，对蛋白质等热敏性物质以及一些挥发性物质几乎没有损害，而且清洁卫生，避免了加工中的再污染; 绝大多数细菌等微生物被 截留，极大地减轻了杀菌除菌的负担，提高了产品的质量。生产效率高，实用性强利用超滤进行浓缩除去水分，不发生相变化，大量节省能源; 且只是以压力作为推 动力，所以装置简单，操作容易，易于控制与维修。
超滤膜材料：超滤膜一般为非对称膜，要求具有选择性的表皮层，其作用是控制孔的大小和表状，而聚合物膜的化学性质对膜的分离特性影响较小。超滤膜具有各向异性，其分离功能主要是靠膜两侧的表面活性层实现的。超滤膜已发展了数代，第一代为醋酸纤维素膜; 第二代为聚全物膜如聚矾、聚丙烯膜、聚乙烯薄膜、聚醋酸乙烯 膜、聚酰亚胺膜、聚醚砜膜等，其性能优于第一代膜，应用较广; 第三代为陶瓷膜，强度较高，其膜组件型式为片型、管型、中空纤维及螺旋型等。
超滤在生物技术领域主要应用于发酵液的澄清(固液分离)、生物产品的精制(如浓缩、脱盐等)和蛋白质的分离纯化、质粒DNA的分离纯化等。
①发酵液的澄清：在抗生素、维生素、氨基酸、有机酸等的发酵生产过程中，发酵液的澄清处理工艺可显著影响产品质量和生产效益。传统分离工艺(如板框过滤、离心过滤,真空转鼓过滤等)常有5%-15%的产品损失，大量的可溶性蛋白、大分子杂质被带入到下游工序，增加了后续提取工艺的环节和负荷，影响产品质量及收率。而利用超滤技术进行发酵液的澄清效果好，可有效去除菌丝体，同时能去除部分蛋白和色素等大分子杂质对菌体的浓缩倍数高，产品回收率高已广泛应用于我国抗生素、维生素、氨基酸、有机酸等的发酵生产。
②生物产品的精制：生物产品通常浓度较低，大多数生物活性产物容易因溶液理化条件的改变而失活。因此生物产品的浓缩、缓冲液置换和脱盐对保证产品质量具有重要作用，这也是目前超滤技术在生物产业中得到广泛应用的原因。
③蛋白质的分离纯化：可利用超滤膜对不同分子量截留滤不同实验对蛋白的分离纯化。当超滤膜的截留孔径小于目标蛋白质的粒径时，蛋白质不能透过滤膜而被截留，比膜的截留孔径小的杂蛋白则可以透过膜，因此可以实现目标蛋白与小分子量的杂蛋白的分离。当超滤膜的孔径大于目标蛋白质的粒径时，蛋白质可以透过滤膜而滤除，比膜的截留孔径大的杂蛋白则被膜截留，因此可以实现目标蛋白与大分子量的杂蛋白的分离。
④质粒DNA的分离纯化：超滤主要用于质粒的澄清和浓缩。将含有质粒的大肠杆菌溶菌液使用中空纤维膜系统通过超滤/洗滤的方式对其进行浓缩和缓冲液置换，再使用双水相体系或层析进行纯化。此外，也可以使用超滤对浓缩后质粒中的RNA杂质进行去除，向浓缩后的质粒中加入CaCl2可使绝大部分分子量较大的RNA及少部分分子量较小的RNA沉淀下来，通过离心去除沉淀的RNA，再使用超滤方式对收集的上清液进行浓缩和洗滤，可将残留的分子量小的RNA去除，得到较纯的质粒DNA。
