複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜製備方法

2023-12-03 20:57:01 2

專利名稱：複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜製備方法
技術領域：
本發明涉及一種複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜製備方法。屬於複合荷電微孔膜的製備技術。
背景技術：
親水性的膜或與溶質帶同性電荷的膜具有較強的抗溶質汙染能力。殼聚糖是自然界中僅次於纖維素的第二大天然材料，由於其每個結構單元中含有羥基(-OH)和氨基(-NH2)，因此它具有很好的親水性並在酸性條件下氨基質子化成-NH3+而具有荷正電性，可吸附荷負電粒子，而對荷正電的粒子有排斥作用。殼聚糖不僅具有良好的生物相容性，是一種具有極大潛在應用價值的生物醫學材料，同時它還具有良好的成膜性。殼聚糖及其衍生物已用作分離功能膜材料，已成為製備親和膜的上好材料(Zeng X F，et al.，Ind.Eng.Chem.Res.1996，35(11)4169-4175)，還以複合或共混的方式先後製成了滲透汽化膜(Feng X，et al.，J.Membr.Sci.1996，11667；Goto M，et al.，Sep.Sci.Technol.，1994，291915)、反滲透膜(Yang T，et al.，J.Food Sci.，1984，4991.)、超濾膜(Kaminski，Modrzejewska，Sep.Sci.Technol.1997，32(16)2659.)、氣體分離膜(AkiraI，et al.，Angew.Makeromol.Chem.，1997，248，85-94.)、透析膜(曾憲放等，膜科學與技術，1993，13(3)19-24)和納濾膜(Musale D A，et al.，Sep.and Purif.Technol.，2000，2127-38.)等。此外，也有具有良好滲透汽化分離功能和離子吸附功能的羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉共混膜(專利公開CN 1297957A)。對殼聚糖進行羧甲基化修飾後製得的N，O-羧甲基殼聚糖，荷電性能得到改善，可以提高膜的分離性能。

發明內容
本發明的目的在於提供一種複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜的製備方法。該方法過程簡單，所製備的複合荷電微孔膜可廣泛用於蛋白質、胺基酸、酶和細胞毒素的過濾或吸附分離。
本發明是通過以下技術方案加以實現的。以聚醚碸、聚碸、聚丙烯腈或混合醋酸纖維素微孔膜為基膜，在基膜上複合羧甲基殼聚糖製得荷電微孔膜。其特徵在於，基膜經去離子水充分浸泡洗滌後，置於0.4～5％的羧甲基殼聚糖水溶液中浸泡1～3小時，取出膜，在40～60℃下烘乾後再置入10％～50％的戊二醛水溶液交聯1～15分鐘，之後，經清洗得到荷電微孔膜。
本發明的優點在於，過程主要包括浸塗和交聯，過程簡單，採用水為溶劑，無汙染，所製得的荷電微孔膜可廣泛用於蛋白質、胺基酸、酶和細胞毒素的分離。
具體實施例方式
實施例1將0.4g羧甲基殼聚糖溶於100g水中，攪拌過濾後經脫氣得到制膜液，然後，將用去離子水浸泡過的規格為Φ60～110mm的平板聚醚碸微孔膜浸入上述制膜液中，浸泡1小時，取出膜烘乾後，置入20％的戊二醛水溶液中交聯5分鐘，然後，用去離子水衝洗得到複合荷電微孔膜製品。羧甲基殼聚糖分子鏈上所引入的羧基，在水溶液中解離成羧酸根，使得羧甲基殼聚複合膜的荷正電性減弱，而荷負電性增強，見附表1。
附表1 膜的荷電性能-流動電位，mV膜 pH(0.4gCS或CMCS溶3.0 4.0 4.75.2 6.0於100g水)PES微孔基膜 10.6 8.0 1.8 -4.7 -11.8CS/PES複合膜19.6 15.2 9.52.9 -5.4CMCS/PES複合膜 17.5 13.5 3.9 -4.7 -21.7注PES聚醚碸，CS殼聚糖，CMCS羧甲基殼聚糖實施例2將1.0g羧甲基殼聚糖溶於100g水中，攪拌過濾後經脫氣得到制膜液，然後，將用去離子水浸泡過的規格為Φ60～110mm的平板聚碸微孔膜浸入上述制膜液中，浸泡2小時，取出膜烘乾後，置入20％的戊二醛水溶液中交聯5分鐘，然後，用去離子水衝洗得到複合荷電微孔膜製品。所得膜的荷電性能見附表2。
附表2 膜的荷電性能-流動電位，mV膜 pH(0.4gCS或CMCS溶3.0 4.0 4.7 5.26.0於100g水)PS微孔基膜 8.3 7.1 1.0 -3.2-8.5CS/PS複合膜 19.3 14.5 8.8 2.4-5.0CMCS/PS複合膜17.0 13.2 3.5 -4.3-21.5注PS聚碸，CS殼聚糖，CMCS羧甲基殼聚糖實施例3用0.001M NaCl水溶液配製1.2g/l牛血清蛋白(BSA)溶液，分別用0.1M HCl溶液或0.1M NaOH溶液調節BSA溶液的pH值，得到其pH值分別為3.0、4.0、4.7、6.0和8.0的5種BSA溶液；將膜剪成小碎片後放入玻璃比色管內，向比色管內加入10ml BSA溶液，然後將比色管放入搖床內在25℃下振動，每間隔一定時間取上層清液用HP8453型紫外-可見光譜儀測定BSA溶液在280nm處的吸光度，用溶液吸光度的變化和標準曲線方程可計算出膜對BSA的吸附量。
羧甲基殼聚糖複合膜在pH4.7及以下的溶液環境中，比殼聚糖複合膜和聚醚碸基膜有更高的BSA吸附容量，而在pH6以上的環境中有更強的抗吸附汙染能力，見附表3。
附表3 膜的BSA吸附容量，μg/cm2膜 pH(0.4gCS或1.0g3.0 4.0 4.7 5.2 6.0CMCS溶於100g水)PES微孔基膜 25.05 37.2820.5819.97 8.12CS/PES複合膜 31.21 40.5654.0130.53 19.59CMCS/PES複合膜56.97 68.0571.016.42 4.65實施例4用去離子水配製5升濃度為0.8g/l的BSA溶液，加入0.01％的NaN3(用作殺菌劑，防止BSA變質)，用稀鹼調節至pH8，在0.05MPa過濾壓力下進行膜過濾實驗。結果是羧甲基殼聚糖複合膜比殼聚糖複合膜和聚醚碸基膜有更強的抗汙染能力，見附表4。
附表4 膜的BSA溶液過濾性能-通量J×103，m3.m-2.s-1膜 過濾時間(min)(1.0gCS或2.0g10203040 50 60CMCS溶於100g水)PES微孔基膜1.902 0.794 0.278 0.1300.081 0.061CS/PES複合膜 2.192 1.073 0.294 0.1140.067 0.050CMCS/PES複合膜 1.965 1.812 1.660 1.4271.074 0.68權利要求
1.一種複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜的製備方法，該方法以聚醚碸、聚碸、聚丙烯腈或混合醋酸纖維素微孔膜為基膜，在基膜上複合羧甲基殼聚糖製得荷電微孔膜，其特徵在於基膜經去離子水浸泡洗滌後，置於0.4～5％的羧甲基殼聚糖水溶液中浸泡1～3小時，把膜取出，在40～60℃下烘乾，再置入10～50％戊二醛水溶液中交聯1～15分鐘，之後，用去離子水衝洗、浸泡後得到荷電微孔膜。
全文摘要
本發明公開了一種複合羧甲基殼聚糖的荷電微孔膜的製備方法。該方法以聚醚碸、聚碸、聚丙烯腈或混合醋酸纖維素微孔膜為基膜，在基膜上複合羧甲基殼聚糖製得荷電微孔膜，其特徵在於基膜經去離子水浸泡洗滌後，置於0.4～5％的羧甲基殼聚糖水溶液中浸泡1～3小時，把膜取出，在40～60℃下烘乾，再置入10～50％戊二醛水溶液中交聯1～15分鐘，之後，用去離子水衝洗、浸泡後得到荷電微孔膜。本發明的優點在於，過程主要包括浸塗和交聯，過程簡單，採用水為溶劑，無汙染，所製得的荷電微孔膜可廣泛用於蛋白質、胺基酸、酶和細胞毒素的分離。
文檔編號B01D71/00GK1415405SQ0214600
公開日2003年5月7日 申請日期2002年10月23日 優先權日2002年10月23日
發明者王志, 王世昌, 趙之平, 任延, 葉楠, 王紀孝 申請人:天津大學