CN103240006A - 牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜及其制备方法。该方法主要包括将商品化的聚碳酸酯膜依次浸泡在水相单体牛血清蛋白和有机相单体均苯三甲酰氯中，经界面聚合而制成牛血清蛋白复合膜。本发明的优点在于：利用界面聚合法制备牛血清蛋白复合膜，该复合膜具有pH和离子强度响应性能，而且在超低操作压力下具有通量高、选择性高等特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种分离膜及制备方法，尤其是牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜及其制备方法。
背景技术
世界范围可供人类利用的淡水只占全球水总量的0.26%。而这些淡水大部分是地下水，实际上，人类可以从江河湖泊中取用的淡水只占地球水量的0.014%。到2025年，全世界将有30亿人缺水，涉及的国家和地区达40多个，中国亦在其中。水资源的短缺被称为21世纪全世界人类面临重大问题之一。
我国是一个水资料严重缺乏国家,中国人均占有水资源量只是全世界人均量的20%，中国80%的河流水质遭到破坏变成了污染水，造成绝大部分水质型缺水。与此同时，我国正处于工业化的大规模发展时期，工农业生产对于水的用量要求及污水的排放量都是十分巨大的。因此，我国当下的水污染治理面临着污水量大却资金缺乏的情况，如果能够大规模应用低成本，高效率的污水处理工艺，解决这一至关重要的问题，将对我国的工业发展产生巨大的推动作用。
随着全球范围内的水资源严重紧缺，膜技术作为绿色、高效的污水资源化技术得到了空前的重视。膜分离技术作为一种新型、高效、节能的流体分离单元操作技术，近年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济各个部门。
分离膜包括微滤，超滤，纳滤，反渗透等。其中纳滤膜由于其操作压力低，可以对小分子进行分离等优点得到越来越多的重视。
目前，纳滤膜的制备方法主要有以下四种:(1) 相转化法:(2)共混法; (3)荷电化法(4)复合法。其中复合法中的界面聚合技术以操作简单，易于控制，以及形成的界面聚合层厚度可低至20nm，已经实现广泛应用。
界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔基膜上形成很薄的致密层。由于含单体的两相互不相容，反应仅在界面处发生，因此生成的聚合物层很薄，从而致使复合膜的渗透性和选择性都大为提高。常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和多元酰氯等。其中，多元胺、多元醇和多元酚可溶于水相，多元酰氯则可溶于有机相，反应后分别形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜及其制备方法，该制备方法过程简单易操作，所制备的复合膜对pH和离子强度具有明显的刺激响应性，而且在超低操作压力下具有通量高、选择性高等特性。
本发明是通过以下技术方案实现，一种复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将商品化的聚碳酸酯膜（平均孔径约200nm，厚度10μm，孔隙率13.8%，德国Millipore）浸泡在质量分数为5-30%的牛血清蛋白（BSA）的磷酸缓冲溶液中30min，取出后去除残余液滴，再浸泡在质量分数为1-5%的均苯三甲酰氯（TMC）的正庚烷溶液中，20min后取出后浸泡在去离子水中，得到复合膜。
本发明的优点在于：相对于传统方法，该方法采用界面聚合法制备出具有刺激响应性的复合膜，制备出的膜对染料具有一定的截留能力，在pH=2.0-6.5时纯水通量从1100(L/m2hMPa) 下降到806(L/m2hMPa)，在pH=10时通量升高到1566.3 L/(m2hMPa)，水通量在pH=2-10之间变化具有良好的可逆性，对离子强度也表现出良好的刺激响应行为，用于有机颜料的分离截留具有很好的效果。
附图说明
图1为本发明实施例3所制的复合膜3的纯水通量随pH值变化曲线图。
图2为本发明实施例3所制的复合膜3的溶液通量随CaCl2的离子强度变化曲线图。
具体实施方式
实施例1
配置pH=7.0的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商品化的聚碳酸酯膜（PCTE）浸泡在5wt%的BSA的磷酸溶液中30min，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在1%的均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜1。
所制得的复合膜1在pH为7时纯水通量为1333L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为20%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为30%。
实施例 2
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商品化的PCTE浸泡在5wt%的BSA的磷酸溶液中30min，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在3%的均苯三甲酰氯TMC同上的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜2。
所制得的复合膜2在pH为7时纯水通量为1140L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为33.5%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为72.46%。
实施例 3
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商业化的PCTE浸泡在5wt%的BSA的磷酸溶液中30min，使得BSA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在4%的均苯三甲酰氯TMC同上的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜3。
所制得的复合膜3在pH为7时纯水通量为998L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为56.6%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为95.87%。
实施例 4
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商业化的PCTE浸泡在10wt%的BSA的磷酸溶液中30min，使得BSA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在5%的均苯三甲酰氯TMC同上的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜4。
所制得的复合膜4在pH为7时纯水通量为787L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为82.28%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为99.8%。
实施例 5
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商业化的PCTE浸泡在20wt%的BSA的磷酸溶液中30min，使得BSA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在5%的均苯三甲酰氯TMC同上的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜5。
所制得的复合膜5在pH为7时纯水通量为465L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为93.4%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为99.9%。
实施例6
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商业化的PCTE浸泡在30wt%的BSA的磷酸溶液中30min，使得BSA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在5wt%的均苯三甲酰氯TMC同上的正庚烷溶液中，20min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜6。
所制得的复合膜6在pH为7时纯水通量为387L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄钠水溶液截留率为97.2%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为99.7%。
对比例
配置pH=7的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体BSA作为界面聚合的水相，将商业化的PCTE浸泡在5wt%的BSA磷酸溶液中30min，使得BSA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。浸泡在去离子水中，得到对比膜。
所制得的对比膜在pH为7时纯水通量为1680L/(m2hMPa)，对于橙黄钠和刚果红均没有截留。
本发明实施例所制得的刺激响应性复合膜与对比例制得的对比膜的性能比较列为表1。
Claims (6)
1.一种牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜的制备方法，其特征在于通过用牛血清蛋白水溶液和均苯三甲酰氯的正庚烷溶液浸泡聚碳酸酯膜得到。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于牛血清蛋白水溶液的质量分数为5-30%。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于均苯三甲酰氯的正庚烷溶液的质量分数为1-5%。
4. 如权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于将聚碳酸酯膜在牛血清蛋白水溶液中浸泡20min，取出去除残余液滴，再浸泡在均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中30min，取出后浸泡在去离子水中，从而得到牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜。
5. 一种按照权利要求1-4中任一项所述的制备方法得到的牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜。
6. 一种如权利要求5所述的牛血清蛋白-聚碳酸酯复合膜在有机颜料分离截留中的用途。
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