抗蛋白污染超滤膜的制备与应用

论文摘要

超滤技术是一种新型的膜分离技术,它以压力差为推动力,以超滤膜为过滤介质,使小分子物质及水透过膜,截留大分子物质,达到分离、纯化、浓缩目的。超滤技术具有效率高、节约资源、操作方便等特点。本研究以聚砜（PS）和醋酸纤维素（CA）、聚醚砜（PES）为有机高分子膜材料制备抗蛋白污染性能良好的超滤膜。采用物理共混法对PS超滤膜进行改性,添加纳米Si02、天然大豆卵磷脂、CA作为改性剂,来降低膜的疏水性能、抗蛋白质污染性能。通过对纯水通量,蛋白质通量、总污染阻力、恢复率以及截留率的数据分析,并采用静态接触角（OCA）、扫描电镜（SEM）对改性前后PS超滤膜的微观形态、结构、亲水性能进行表征与分析。结果表明:在改性的超滤膜中,添加改性剂纳米Si02对牛血清（BSA）蛋白溶液的纯水恢复率为76.88%,达到了改性前的1.93倍。添加改性剂纳米Si02、天然大豆卵磷脂共混对大豆蛋白溶液的纯水恢复率为98.80%,达到了改性前的2.11倍,改性后的膜亲水性能得到了提高,抗蛋白污染效果也得到了明显的改善。利用戊二醛进行化学交联改性制备CA超滤膜,主要研究了改性后CA膜的纯水通量、纯水恢复率、蛋白截留率以及耐酸、耐热、机械强度等性能分析,并采用SEM、OCA、热重分析（TGA）、FTIR对改性前后的CA超滤膜的微观形貌、亲水性能、稳定性以及结构组成进行表征与分析。结果表明:用5wt%的戊二醛溶液,浸泡40min,0.20MP下,膜的纯水通量达到2.31×103g/（m2·min）,对BSA溶液恢复率为97.00%;对大豆蛋白质溶液的恢复率为90.60%;在性能测试中,膜的耐酸、耐热性,机械强度得到了明显的提高,改性CA膜具有良好抗蛋白污染性能。通过表面涂覆方法制备柠檬酸-PVA/PES复合超滤膜,首先利用化学方法制备柠檬酸-PVA交联溶液,再利用热处理将柠檬酸-PVA涂覆在PES超滤膜上通过对膜的纯水通量、蛋白质通量、总污染阻力、纯水恢复率以及蛋白截留率的数据分析,并采用FTIR、SEM、OCA对改性前后PES膜的结构组成、微观形貌、亲水性能进行表征与分析。结果表明:在交联溶液中热处理15min后的PES超滤膜对BSA恢复率为90.90%,达到了改性前的1.20倍,对大豆蛋白溶液恢复率为61.20%,达到了改性前的1.47倍。改善了膜的疏水性能,抗蛋白污染效果也得到了明显的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 超滤技术
•     1.1.1 超滤技术的发展
•     1.1.2 超滤分离技术原理
•     1.1.3 超滤技术的特点
•     1.1.4 膜的材料
•     1.1.5 超滤膜的制备
•   1.2 超滤膜的污染
•     1.2.1 膜污染的概念
•     1.2.2 膜污染的控制
•   1.3 膜的改性
•     1.3.1 物理共混改性
•     1.3.2 表面化学改性
•   1.4 超滤技术的应用
•   1.5 课题研究内容及其意义
• 2 抗蛋白污染聚砜（PS）超滤膜
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 主要材料与仪器
•     2.2.2 膜的制备
•     2.2.3 膜的死端超滤实验
•     2.2.4 PS超滤膜实验评价指标
•     2.2.5 PS超滤膜的表征
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 致孔剂的选择
•     2.3.2 膜的通量实验测试
•     2.3.3 膜的抗污染及恢复性能测试
•     2.3.4 蛋白质的吸附实验
•     2.3.5 静态接触角（OCA）
•     2.3.6 扫描电镜表征（SEM）
•   2.4 小结
• 3 抗蛋白污染醋酸纤维素（CA）超滤膜
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 主要材料与仪器
•     3.2.2 膜的制备
•     3.2.3 膜的死端超滤实验
•     3.2.4 CA超滤膜实验评价指标
•     3.2.5 膜的表征
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 致孔剂的选择
•     3.3.2 膜的性能测试
•     3.3.3 膜的耐酸性测试
•     3.3.4 膜的耐热性测试
•     3.3.5 膜的抗污性能及恢复性能
•     3.3.6 蛋白质吸附实验
•     3.3.7 静态接触角（OCA）
•     3.3.8 扫描电镜（SEM）
•     3.3.9 傅里叶红外光谱（FTIR）
•     3.3.10 热重分析（TGA）
•   3.4 总结
• 4 抗蛋白污染聚醚砜（PES）超滤膜
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 主要材料与仪器
•     4.2.2 PES超滤膜的制备
•     4.2.3 柠檬酸-聚乙烯醇（PVA）交联溶液制备
•     4.2.4 柠檬酸-PVA/PES复合超滤膜的制备
•     4.2.5 膜的死端过滤实验
•     4.2.6 PES超滤膜实验评价指标
•     4.2.7 膜的表征
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 膜的通量测试
•     4.3.2 膜的抗污染及恢复性能
•     4.3.3 蛋白质吸附实验
•     4.3.4 傅里叶红外光谱（FTIR）
•     4.3.5 静态接触角（OCA）
•     4.3.6 扫描电镜（SEM）
•   4.4 总结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵月月

导师: 李云雁

关键词: 超滤膜,牛血清蛋白,大豆蛋白,亲水性,抗污染性

来源: 武汉轻工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 武汉轻工大学

分类号: Q816

DOI: 10.27776/d.cnki.gwhgy.2019.000254

总页数: 62

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