CN108602025B - 选择性透过膜及其制造方法、使用该选择性透过膜的水处理方法 - Google Patents
选择性透过膜及其制造方法、使用该选择性透过膜的水处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108602025B CN108602025B CN201780009627.5A CN201780009627A CN108602025B CN 108602025 B CN108602025 B CN 108602025B CN 201780009627 A CN201780009627 A CN 201780009627A CN 108602025 B CN108602025 B CN 108602025B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- membrane
- phospholipid
- amphotericin
- porous membrane
- mol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 180
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 3
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 claims abstract description 130
- APKFDSVGJQXUKY-KKGHZKTASA-N Amphotericin-B Natural products O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1C=CC=CC=CC=CC=CC=CC=C[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 APKFDSVGJQXUKY-KKGHZKTASA-N 0.000 claims abstract description 61
- APKFDSVGJQXUKY-INPOYWNPSA-N amphotericin B Chemical compound O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 APKFDSVGJQXUKY-INPOYWNPSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 229960003942 amphotericin b Drugs 0.000 claims abstract description 61
- OILXMJHPFNGGTO-UHFFFAOYSA-N (22E)-(24xi)-24-methylcholesta-5,22-dien-3beta-ol Natural products C1C=C2CC(O)CCC2(C)C2C1C1CCC(C(C)C=CC(C)C(C)C)C1(C)CC2 OILXMJHPFNGGTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- RQOCXCFLRBRBCS-UHFFFAOYSA-N (22E)-cholesta-5,7,22-trien-3beta-ol Natural products C1C(O)CCC2(C)C(CCC3(C(C(C)C=CCC(C)C)CCC33)C)C3=CC=C21 RQOCXCFLRBRBCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- OQMZNAMGEHIHNN-UHFFFAOYSA-N 7-Dehydrostigmasterol Natural products C1C(O)CCC2(C)C(CCC3(C(C(C)C=CC(CC)C(C)C)CCC33)C)C3=CC=C21 OQMZNAMGEHIHNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- DNVPQKQSNYMLRS-NXVQYWJNSA-N Ergosterol Natural products CC(C)[C@@H](C)C=C[C@H](C)[C@H]1CC[C@H]2C3=CC=C4C[C@@H](O)CC[C@]4(C)[C@@H]3CC[C@]12C DNVPQKQSNYMLRS-NXVQYWJNSA-N 0.000 claims abstract description 51
- DNVPQKQSNYMLRS-SOWFXMKYSA-N ergosterol Chemical compound C1[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@H](CC[C@]3([C@H]([C@H](C)/C=C/[C@@H](C)C(C)C)CC[C@H]33)C)C3=CC=C21 DNVPQKQSNYMLRS-SOWFXMKYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 29
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 27
- WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N phosphatidylcholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N 0.000 claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 24
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 20
- 239000003012 bilayer membrane Substances 0.000 abstract description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 3
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 44
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 12
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 7
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002983 circular dichroism Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 description 5
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 5
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 description 4
- 239000000232 Lipid Bilayer Substances 0.000 description 4
- 238000001142 circular dichroism spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 4
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 3
- CITHEXJVPOWHKC-UUWRZZSWSA-N 1,2-di-O-myristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCCCCCCC CITHEXJVPOWHKC-UUWRZZSWSA-N 0.000 description 2
- KILNVBDSWZSGLL-KXQOOQHDSA-N 1,2-dihexadecanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC KILNVBDSWZSGLL-KXQOOQHDSA-N 0.000 description 2
- NRJAVPSFFCBXDT-HUESYALOSA-N 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC NRJAVPSFFCBXDT-HUESYALOSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229960003724 dimyristoylphosphatidylcholine Drugs 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 125000000923 (C1-C30) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 239000008777 Glycerylphosphorylcholine Substances 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 240000009305 Pometia pinnata Species 0.000 description 1
- 235000017284 Pometia pinnata Nutrition 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUHOQUVVVLNYQR-MRVPVSSYSA-N choline alfoscerate Chemical compound C[N+](C)(C)CCOP([O-])(=O)OC[C@H](O)CO SUHOQUVVVLNYQR-MRVPVSSYSA-N 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N ethoxysilane Chemical compound CCO[SiH3] CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N methoxysilane Chemical compound CO[SiH3] ARYZCSRUUPFYMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
- B01D67/0011—Casting solutions therefor
- B01D67/00111—Polymer pretreatment in the casting solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
- B01D67/0013—Casting processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
- B01D67/0013—Casting processes
- B01D67/00135—Air gap characteristics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/105—Support pretreatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/107—Organic support material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/142—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes with "carriers"
- B01D69/144—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes with "carriers" containing embedded or bound biomolecules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/74—Natural macromolecular material or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
Abstract
本发明提供一种包含形成于多孔膜主体的表面的由磷脂双层膜构成的覆盖层的、透水量高且具有盐阻挡性能的RO膜或FO膜，其是具有孔径为5nm～50nm的多孔膜和形成于前述多孔膜的表面的、由磷脂双层构成的覆盖层的选择性透过膜，(i)前述磷脂双层包含磷脂、两性霉素B及麦角固醇、(ii)前述两性霉素B的含量相对于前述磷脂双层为3～20mol％、(iii)前述磷脂双层中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域中使用的选择性透过膜和其制造方法，尤其涉及具有由磷脂双层膜构成的覆盖层的选择性透过膜和其制造方法。
背景技术
在海水、盐水的淡化、工业用水及超纯水的制造、废水回收等的领域中，作为选择性透过膜，正在广泛使用反渗透(RO)膜。RO膜处理具有能够高度去除离子、低分子有机物的优点，但另一方面，与精滤(MF)膜、超滤(UF)膜相比则需要高运转压力。为了提高RO膜的透水性，例如对于聚酰胺RO膜进行了控制表皮层的褶皱结构、增大表面积等的研究。
近年来，属于选择性输送水分子的膜蛋白的水通道蛋白作为水通道物质受到关注，启示出如下可能性：组入了该蛋白质的磷脂双层膜与现有的聚酰胺RO膜相比，理论上具有高透水性(非专利文献1)。
作为具有组入了水通道物质的磷脂双层膜的选择性透过膜的制造方法，有如下方法：用多孔支撑体将组入了水通道物质的脂质双层夹心的方法、在多孔支撑体的孔内部组入脂质双层的方法、在疏水性膜周围形成脂质双层的方法等(专利文献1)。
在用多孔支撑体将磷脂双层膜夹心的方法中，虽然磷脂双层膜的耐压性提高，但存在如下问题：担心与被处理水相接触的多孔支撑体本身被污染、多孔支撑体中发生浓度极化而阻止率大幅降低、多孔支撑体成为阻力而使透水性降低等。
丹麦AQUAPORIN公司制作了一种在聚合物基质中导入有水通道蛋白的RO膜，其透水性为现有RO膜的1.2倍左右，在非专利文献2中也没有明确的记载。
专利文献2中记载了通过使用阳离子性的磷脂而牢固地负载于纳米过滤(NF)膜，但由于NF膜本身的阻力大，因此存在难以表现出通道物质原本所具有的透水性的技术问题。
非专利文献3报道了使NF膜负载磷脂而导入有作为通道物质的两性霉素B的结果，但透水速度为0.3L/(m2·小时·atm)以下。此外，在透水速度0～1L/(m2·小时·atm)水平下，与两性霉素B共存的麦角固醇本身也具有使透水性增大的效果，因此可看到两性霉素B和麦角固醇的最适添加量不明确的技术问题。
关于这些，已知在不存在麦角固醇的情况下，两性霉素B不形成通道。通过磷脂囊泡分散液的圆二色性(CD)谱进行了通道形成评价，结果是：两性霉素B单独存在的情况下，在330nm处出现正的峰；存在麦角固醇并形成通道时，在340～350nm处出现正的峰，在370nm、390nm处出现负的峰(非专利文献4、5)。
然而，也有报道指出：在麦角固醇不存在时的CD谱中，也检测到了同样的区域的峰(非专利文献6)，为了制作RO膜或正渗透(FO)膜所需要的两性霉素B和麦角固醇的最适关系尚不知晓。
专利文献1：日本特开2012-192408号
专利文献2：日本特开2014-100645号
非专利文献1：Pohl,P et al.,Proceedings of the National Academy ofSciences 2001,98,9624-9629.
非专利文献2：Habel,J.et al.,Proceedings of the 10th InternationalCongress on Membranes and Membrane Processes,pp.1300,2014.
非专利文献3：会津心之亮等，作为分离功能层导入磷脂双层的反渗透膜的开发、化学工学会第43次秋季大会,I220,2011
非专利文献4：Vertut-Croquin,A.et al.,Biochemistry,Vol.22,pp.2939-2944,1983.
非专利文献5：Kasai,Y.et al.,Chem.Eur.J.,Vol.14,pp.1178-1185,2008.
非专利文献6：Kim,J.et al.,Arch.Pharm.Res.,Vol.18,No.2,pp.84-89,1995.
发明内容
使包含两性霉素B作为通道物质的磷脂双层负载于作为多孔膜的、孔径尺寸小的NF膜的方法不能增大透过水量。另一方面，使其负载于精滤膜之类的孔径尺寸大的多孔膜时，则在耐压性方面产生问题。
因此，本发明对多孔膜孔径的合适尺寸进行了深入研究。
进而，在本发明中，对于包含具有选择透过性的多孔膜主体、及形成于该多孔膜主体的表面的、由磷脂双层膜构成的覆盖层的选择性透过膜，为了制作透水量高且具有盐阻挡性能的RO膜或FO膜，而对磷脂双层中两性霉素B最适于形成通道的浓度和添加的麦角固醇的浓度的关系进行了深入研究，从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供一种透水量高且具有盐阻挡性能的RO膜或FO膜，其包含具有选择透过性的多孔膜主体、及形成于该多孔膜主体的表面的由磷脂双层膜构成的覆盖层。
本发明人们为了解决上述现有技术的问题进行了深入研究，结果发现通过制成如下的选择性透过膜而能够实现上述目的并完成了本发明，所述选择性透过膜在多孔膜主体的表面具有特定烷基、且孔径为5nm～50nm的多孔膜的表面具有覆盖层，所述覆盖层由以规定的范围包含作为通道物质的两性霉素B和麦角固醇的磷脂双层构成。
即，本发明提供以下的〔1〕～〔7〕。
〔1〕一种选择性透过膜，其具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于前述多孔膜的表面的、由磷脂双层构成的覆盖层，
(i)前述磷脂双层包含磷脂、两性霉素B及麦角固醇，
(ii)前述两性霉素B的含量相对于前述磷脂双层为3～20mol％，
(iii)前述磷脂双层中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
〔2〕根据前述〔1〕所述的选择性透过膜，其中，在前述多孔膜表面结合有碳数1～30的烷基。
〔3〕根据前述〔1〕或〔2〕所述的选择性透过膜，其中，前述磷脂包含棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)。
〔4〕一种选择性透过膜的制造方法，其特征在于，
所述选择性透过膜具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于前述多孔膜的表面的、由含有磷脂及通道物质的磷脂双层构成的覆盖层，
所述制造方法具有以下工序：
使满足下述的(i)～(iii)的覆盖层形成液与前述多孔膜接触，从而在多孔膜的表面形成由磷脂双层构成的覆盖层。
(i)前述覆盖层形成液包含磷脂以及通道物质和麦角固醇。
(ii)前述通道物质为两性霉素B，前述覆盖层形成液中的两性霉素B的浓度为3～20mol％。
(iii)前述覆盖层形成液中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
〔5〕根据前述〔4〕所述的选择性透过膜的制造方法，其中，前述在多孔膜的表面形成由磷脂双层构成的覆盖层的工序之前，还具有在前述多孔膜上结合碳数1～30的烷基而形成多孔膜的工序。
〔6〕根据前述〔4〕或〔5〕所述的选择性透过膜的制造方法，其中，前述磷脂含有棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)。
〔7〕一种水处理方法，其特征在于，所述方法具有使用前述〔1〕～〔3〕中任一项所述的选择性透过膜对被处理水进行膜分离处理的工序。
附图说明
图1是将两性霉素B的浓度(含量)固定在10mol％而制作的膜的用于通道形成评价的CD谱。
图2是将麦角固醇的浓度(含量)固定在10mol％而制作的膜的用于通道形成评价的CD谱。
图3是将两性霉素B和麦角固醇的摩尔比固定在1：1而制作的膜的用于通道形成评价的CD谱。
图4是透水性、盐去除性的评价设备的示意性说明图。
附图标记说明
1 选择性透过膜
2 磷脂双层
3 多孔膜(主体)
4、5 容器
6 搅拌器
具体实施方式
本发明的选择性透过膜具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于前述多孔膜的表面的、由磷脂双层构成的覆盖层，
(i)前述磷脂双层包含磷脂、两性霉素B及麦角固醇，
(ii)前述两性霉素B的含量相对于前述磷脂双层为3～20mol％，
(iii)前述磷脂双层中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
进而，作为优选方式，是在前述多孔膜表面结合有碳数1～30的烷基的选择性透过膜。
此外，本发明的选择性透过膜的制造方法，其特征在于，所述选择性透过膜具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于前述多孔膜的表面的、由含有磷脂及通道物质的磷脂双层构成的覆盖层，所述制造方法具有如下工序：使满足下述的(i)～(iii)的覆盖层形成液与前述多孔膜接触，从而在多孔膜的表面形成由磷脂双层构成的覆盖层。
(i)前述覆盖层形成液含有磷脂以及通道物质和麦角固醇。
(ii)前述通道物质为两性霉素B，前述覆盖层形成液中的两性霉素B的浓度为3～20mol％。
(iii)前述覆盖层形成液中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
需要说明的是，在本发明中，作为产品发明的选择性透过膜的技术特征、及制造方法中的覆盖层形成液的特征大体上是重复的，因此在以下的说明中进行叙述时不特别区分产品发明、制造方法发明。
[多孔膜主体]
作为该多孔膜主体，只要是孔径为5nm～50nm的多孔膜则没有特别限定，例如，作为膜的材质，优选纤维素、聚醚砜、聚偏氟乙烯、氧化铝、氧化锆等。
本发明中使用的多孔膜主体的特征在于孔径为5nm～50nm。孔径小于5nm则透水性差，孔径超过50nm则产生耐压性问题。该微孔直径范围相当于UF膜的范围，截留分子量相当于1万～150万。
在此，本发明中的微孔直径的测定方法基于气流法。气流法是也记载于ASTM F306中的膜的微孔直径测定方法，能够测定孔径15nm～180μm的范围。作为具有微孔直径分布的膜的平均微孔直径，使用通过与气体的总透过量的一半透过量相当的压力计算出的微孔直径。在1nm～15nm的微孔的情况下，按照非专利文献(Tsuru,T.et al.,J.Mmbrane Sci.,Vol.149,pp.127-135,1998)、专利第5426367号公报中记载的内容，由含有水蒸气、正己烷蒸气的氮气的透过流量用开尔文公式求出。
本发明中使用的多孔膜优选具有多孔膜主体、及结合于前述多孔膜主体的表面的碳数1～30的烷基。通过使碳数1～30的烷基结合于表面，从而能够提高与由磷脂双层构成的覆盖层的附着性。对烷基的种类没有特别限定，可具有例如氟基、氯基、氨基、羧基等取代基。此外，可以为直链状、支链状中的任一种。从进一步提高与由磷脂双层构成的覆盖层的附着性的观点出发，优选直链状烷基。烷基优选以烷基化硅烷偶联剂形式结合于多孔膜主体的表面。若烷基的碳数在1～30的范围内，则在使用选择性透过膜对被处理水进行膜分离处理的工序中不存在多孔膜(主体)与由磷脂双层构成的覆盖层发生剥离而无法过滤等的不良情况。作为烷基，优选碳数为6～25，特别优选为8～20。作为优选的烷基化硅烷偶联剂，可列举上述碳数的甲氧基硅烷偶联剂、三甲氧基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂、三乙氧基硅烷偶联剂、氯硅烷偶联剂、三氯硅烷偶联剂，作为特别优选的偶联剂，从疏水性和反应性的观点出发，可列举碳数18的十八烷基三氯硅烷。
作为烷基的结合方法，可例示将多孔膜主体浸渍在烷基化硅烷偶联剂溶液中的方法等。进而，优选在进行烷基化硅烷偶联剂处理之前对多孔膜主体的表面进行等离子体处理而使其亲水化。
此外，烷基相对于多孔膜主体的结合量优选为使水滴接触角达到100度以上的量。
作为本发明中使用的磷脂，可列举棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)、二硬脂酰磷脂酰胆碱(DSPC)等，其中，从对脂质双层赋予流动性和合适厚度的观点出发，尤其推荐使用棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)。
在本发明中，磷脂双层含有磷脂及通道物质，通道物质是在磷脂双层内形成微孔、形成促进水透过的通道的物质，使用两性霉素B。
[利用磷脂双层进行覆盖的方法]
作为将多孔膜主体表面用由磷脂双层构成的覆盖层(以下有时称为“磷脂双层膜”。)覆盖的方法，可列举langmuir-Blodgett法、囊泡融合法。
在利用囊泡融合法形成磷脂双层膜时，首先将磷脂优选与作为通道物质的两性霉素B及麦角固醇一起溶解于溶剂中。作为溶剂，可使用氯仿、氯仿/甲醇混合液等。
就磷脂与作为通道物质的两性霉素B的混合比例而言，在磷脂双层中两性霉素B的含量为3～20mol％，特别优选达到5～10mol％的程度。
此外，就磷脂与作为通道物质的两性霉素B及麦角固醇的混合比例而言，两性霉素B和麦角固醇的总含量在3者的合计中占10～30mol％，更优选为10～25mol％，进一步优选为13～25mol％，特别优选为13～20mol％。
需要说明的是，麦角固醇在磷脂双层中的含量的上限为27mol％，特别优选达到3～20mol％的程度。
然后，制备含有麦角固醇的磷脂与通道物质的0.3～50mM、尤其是1～30mM的溶液并减压干燥，由此得到干燥脂质膜，在其中添加纯水，使其为高于磷脂的相转变温度的温度，从而制成具有球壳形状的囊泡的分散液。
在本发明的一方式中，对于该囊泡分散液，首先，通过反复暴露于液氮中的冻结状态、高于磷脂的相转变温度的温度下的熔融状态的冻结熔融法，使囊泡进行颗粒生长，且使构成囊泡的磷脂双分子膜的膜数降低。然后将该囊泡分散液用具有孔径0.05～0.4μm的孔眼的膜(例如聚碳酸酯行迹蚀刻膜)过滤，制成粒径0.05～0.4μm或该粒径以下的、由单一的磷脂双分子膜构成的球壳状囊泡的分散液。
在本发明的另一方式中，不实施上述冻结熔融处理而直接以囊泡分散液的形式使用。
本发明中使用的囊泡分散液的囊泡的平均粒径优选为0.05～0.4μm，特别优选为0.1～0.2μm。
需要说明的是，囊泡分散液的囊泡的平均粒径是利用动态光散射法计算出的值。
使该囊泡分散液与多孔膜接触并使与该囊泡分散液接触的状态保持0.5～6小时、尤其是1～3小时左右，从而使囊泡吸附于多孔膜的表面，形成磷脂双层膜的覆盖层。然后，将带有覆盖层的多孔膜从溶液中提起，根据需要用超纯水或纯水进行水洗，从而得到具有磷脂双层膜的覆盖层(层数1～30)的选择性透过膜。
磷脂双层膜的厚度优选为1～30层，特别优选为1～15层左右。需要说明的是，作为磷脂双层膜的厚度的层数可以利用Bartlett法对磷进行定量来确认。(Bartlett,G.R.,J.Biol.Chem.,vol.234,no.3,466-468,1959)
使用本发明的选择性透过膜在RO膜处理或FO膜处理中得到透过水的情况下，在驱动压力0.1～30atm的范围内可得到透水量20L/(m2·小时·atm)以上。
如以上详细叙述那样，根据本发明能够对多孔膜导入包含作为通道物质的两性霉素B的磷脂双层，能够得到具有高透水性和高盐去除率的FO膜、RO膜。并且，能够将得到的膜用于水处理。
实施例
以下对实施例及比较例进行说明。首先，对使用的材料及评价方法等进行说明。
＜材料＞
[多孔膜主体]
在以下的实施例及比较例中，作为多孔膜主体，使用阳极氧化铝膜(Anodisc、直径25mm、厚度60mm、孔径20nm或200nm、GE Healthcare公司)。
需要说明的是，孔径20nm是利用前述气流法测定出的孔径。
[磷脂]
作为磷脂，使用了2-油酰-1-棕榈锡甘油-3-磷酸胆碱(POPC，磷脂的酰基上包含不饱和脂肪酸的磷脂，相转变温度-2℃，日油公司)。
[麦角固醇]
麦角固醇使用了东京化成公司的产品。需要说明的是，图1～3中表示为“Erg”。
[通道物质]
作为通道物质，使用了Cayman Chemical公司的两性霉素B。需要说明的是，图1～3中表示为“AmB”。
[赋予碳数1～30的烷基的材料]
作为赋予碳数1～30的烷基的材料，使用了作为具有碳数18的十八烷基的硅烷偶联剂的十八烷基三氯硅烷(Sigma-Aldrich公司)[以下称为“硅烷偶联剂”。]。
＜烷基与多孔膜主体的结合＞
为了将上述多孔膜用磷脂双层覆盖，使用上述硅烷偶联剂如以下那样处理多孔膜主体。
首先将多孔膜主体浸渍于纯水中，进行5分钟超声波清洗。然后，使用台式真空等离子体装置(YHS-R、魁半导体公司)进行等离子体处理，对表面进行亲水化。将该多孔膜主体在十八烷基三氯硅烷的2vol％己烷溶液中浸渍15分钟后，用己烷及纯水清洗，在室温下静置一夜。通过该处理，水滴接触角从13度变成149度。
＜囊泡的制备方法和在多孔膜上的展开＞
将上述磷脂和麦角固醇、通道物质溶解于氯仿和甲醇的混合溶剂(有机溶剂)。在减压下使有机溶剂蒸发，对残留于容器内的干燥脂质薄膜添加纯水，在40℃进行水合，从而制作了囊泡分散液。得到的囊泡分散液通过重复进行5次交替在液氮和40℃的热水浴中的浸渍操作的冻结熔融法而使颗粒生长。囊泡分散液用孔径0.2μm的聚碳酸酯行迹蚀刻膜进行挤出整粒，用纯水稀释至磷脂浓度为3mM。
将用硅烷偶联剂处理后的多孔膜主体在该囊泡分散液中浸渍2小时，从而使磷脂吸附于膜主体上。然后进行10分钟超声波清洗，使吸附在多孔膜主体上的多余的磷脂剥除。
＜通过通道物质进行的通道形成的确认实验＞
对于导入至磷脂双层内的通道物质是否具有作为水通道物质的功能，使用圆二色性色散计(J-725K、日本分光公司)测定包含与覆盖多孔膜主体表面的磷脂双层相同的组成的囊泡分散液的圆二色性(CD)谱。
图1～图3示出利用CD谱进行两性霉素B的通道形成评价的结果。
图1为将两性霉素B(图1～3中表示为“AmB”)的浓度设为10mol％、改变麦角固醇(图1～3中表示为“Erg”)的浓度时的情况，不含麦角固醇时不出现表示形成通道的峰，5～20mol％下出现形成通道的峰。可知麦角固醇的浓度增加而达到30mol％以上时不形成通道。
图2为将麦角固醇的浓度设为10mol％、改变两性霉素B的浓度的情况，确认可形成通道的两性霉素B的浓度为3～20mol％。
图3为将两性霉素B和麦角固醇的摩尔比设为1：1的情况，可知：两性霉素B为5、10、15mol％时形成通道，为20mol％时不形成通道。
根据以上的研究，本发明中将满足通道形成条件的两性霉素B和麦角固醇的浓度(含有率)设为以下的范围。
即，两性霉素B在前述磷脂双层中的含量为3mol％～20mol％。
此外，磷脂双层中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
＜选择性透过膜性能的评价＞
利用图4所示的实验装置，测定膜的透水性和盐的去除性。在容器4的一次侧使用纯水、在容器5的二次侧使用0.1质量％的氯化钠水溶液，将用磷脂双层3覆盖了多孔膜(主体)2的表面的选择性透过膜1安装在容器4、5之间，一边分别用磁力搅拌器6搅拌容器4、5一边计测水从一次侧向二次侧的透水速度，并测定经过24小时后的一次侧和二次侧的氯化钠浓度(电导率)，通过下式(1)求出盐去除率。
盐去除率[％]＝(1-一次侧的电导率/二次侧的电导率)×100 (1)
需要说明的是，关于透水速度，在上述浓度的氯化钠水溶液的条件下将渗透压差(二次侧的压力-一次侧的压力)设为0.8atm，求出驱动压力0.8atm下的透水量，将其除以驱动压力，作为透水速度(L/(m2·小时·atm)。
透水量由水位的变化ΔH(cm)、水柱的截面积SO(cm2)、膜面积Sm(m2)、时间t(秒)使用式(2)来计算。
透水量{L/(m2·h)}＝3.6·ΔH·SO/(Sm·t)…(2)
实施例1
使用作为磷脂的POPC 87mol％、两性霉素B 10mol％、麦角固醇3mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
实施例2
使用作为磷脂的POPC85mol％、两性霉素B 10mol％、麦角固醇5mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
实施例3
使用作为磷脂的POPC80mol％、两性霉素B 10mol％、麦角固醇10mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
实施例4
使用作为磷脂的POPC70mol％、两性霉素B 10mol％、麦角固醇20mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例1
使用POPC，在孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，求出透水速度和盐去除率。氧化铝多孔膜上未能形成磷脂双层。
比较例2
使用作为磷脂的POPC，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例3
使用作为磷脂的POPC90mol％、两性霉素B 10mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例4
使用作为磷脂的POPC90mol％、麦角固醇10mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例5
使用作为磷脂的POPC，在利用上述方法结合有烷基的孔径200nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例6
使用作为磷脂的POPC60mol％、两性霉素B 10mol％、麦角固醇30mol％，在利用上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
比较例7
使用作为磷脂的POPC60mol％、两性霉素B 20mol％、麦角固醇20mol％，在通过上述方法结合有烷基的孔径20nm的氧化铝多孔膜上展开磷脂双层，得到形成有1～15层的磷脂双层的选择性透过膜，求出透水速度和盐去除率。
＜结果及考察＞
表1示出各实施例及比较例的多孔膜及磷脂双层、通道物质的构成、以及作为它们的评价的透水速度和盐去除率。
实施例1～4与非专利文献3相比，得到了50倍以上的透水速度。此外，得到了98％以上的盐去除率。
可认为，这是由于通过使用适当孔径的多孔体、使包含适当摩尔浓度的两性霉素B和麦角固醇的磷脂展开，从而形成了通道、有效地发挥功能。
比较例1未能形成磷脂双层，因此不适合进行测定。比较例2中，虽然在多孔体上展开了磷脂双层，但仅由磷脂构成、不存在通道物质，因此得不到透水速度。比较例3中，虽然存在作为通道物质的两性霉素B，但不存在形成通道所需要的麦角固醇，因此得不到透水速度。比较例4中虽然存在麦角固醇，但不存在作为通道物质的两性霉素B，因此得不到透水速度。比较例5中，多孔膜的孔径较大，为200nm，因此膜不能耐受一次侧和二次侧的渗透压差而破裂，因此尽管不存在两性霉素B和麦角固醇，也得到了某种程度的透水速度。但是，表现出透水性则膜已破裂，因此盐去除率变差。比较例6、比较例7中，两性霉素B和麦角固醇的摩尔浓度之和超过30mol％，因此未能充分形成通道，得不到充分的透水速度。
[表1]
产业上的可利用性
本发明的选择性透过膜由于透水性和盐去除性优异，因此除了海水脱盐处理、盐水脱盐处理、工业水、下水、自来水的净化处理以外，还能够有效用于精细化工、医药、食品的浓缩等。此外，本发明的选择性透过膜的制造方法能够作为再现性良好地制造本发明的选择性透过膜的方法而有效地利用。
Claims (7)
1.一种选择性透过膜，其具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于所述多孔膜的表面的、由磷脂双层构成的覆盖层，
(i)所述磷脂双层包含磷脂、两性霉素B及麦角固醇，
(ii)所述两性霉素B的含量相对于所述磷脂双层为3～20mol％，
(iii)所述磷脂双层中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
2.根据权利要求1所述的选择性透过膜，其中，所述多孔膜表面结合有碳数1～30的烷基。
3.根据权利要求1或2所述的选择性透过膜，其中，所述磷脂包含棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)。
4.一种选择性透过膜的制造方法，其特征在于，
所述选择性透过膜具有：孔径为5nm～50nm的多孔膜、及形成于所述多孔膜的表面的、由含有磷脂及通道物质的磷脂双层构成的覆盖层，
所述制造方法具有以下工序：
使满足下述的(i)～(iii)的覆盖层形成液与所述多孔膜接触，从而在多孔膜的表面形成由磷脂双层构成的覆盖层的工序，
(i)所述覆盖层形成液含有磷脂以及通道物质和麦角固醇，
(ii)所述通道物质为两性霉素B，所述覆盖层形成液中的两性霉素B的浓度为3～20mol％，
(iii)所述覆盖层形成液中的麦角固醇和两性霉素B的总含量为10～30mol％。
5.根据权利要求4所述的选择性透过膜的制造方法，其中，所述在多孔膜的表面形成由磷脂双层构成的覆盖层的工序之前，还具有在所述多孔膜上结合碳数1～30的烷基的工序。
6.根据权利要求4或5所述的选择性透过膜的制造方法，其中，所述磷脂包含棕榈酰油酰磷脂酰胆碱(POPC)。
7.一种水处理方法，其特征在于，所述方法具有使用权利要求1～3中任一项所述的选择性透过膜对被处理水进行膜分离处理的工序。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016042103 | 2016-03-04 | ||
| JP2016-042103 | 2016-03-04 | ||
| PCT/JP2017/008486 WO2017150705A1 (ja) | 2016-03-04 | 2017-03-03 | 選択性透過膜及びその製造方法、該選択性透過膜を用いる水処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108602025A CN108602025A (zh) | 2018-09-28 |
| CN108602025B true CN108602025B (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=59744102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201780009627.5A Active CN108602025B (zh) | 2016-03-04 | 2017-03-03 | 选择性透过膜及其制造方法、使用该选择性透过膜的水处理方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10583405B2 (zh) |
| JP (1) | JP7011137B2 (zh) |
| CN (1) | CN108602025B (zh) |
| WO (1) | WO2017150705A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7179330B2 (ja) * | 2019-01-28 | 2022-11-29 | 国立大学法人福井大学 | 脂質二重膜の水透過性の評価システム、脂質二重膜の水透過性の評価方法、および、脂質二重膜の水透過性を制御する薬剤のスクリーニング方法 |
| JP7251369B2 (ja) * | 2019-07-08 | 2023-04-04 | 栗田工業株式会社 | 選択性透過膜の製造方法および水処理方法 |
| JP7251370B2 (ja) * | 2019-07-08 | 2023-04-04 | 栗田工業株式会社 | 選択性透過膜、選択性透過膜の製造方法および水処理方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102802770A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-11-28 | 水通道蛋白有限公司 | 仿生膜及其用途 |
| CN103402612A (zh) * | 2010-12-17 | 2013-11-20 | 水通道蛋白有限公司 | 适用于水提取的液膜 |
| JP6028533B2 (ja) * | 2012-11-19 | 2016-11-16 | 栗田工業株式会社 | 選択性透過膜の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005120460A1 (en) | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Jitendra Nath Verma | Sterol enriched mixed lammelarity amphotericin intercalating liposomes in saline and the process for their preparation |
| EP1885477B1 (en) | 2005-05-20 | 2010-02-17 | Aquaporin APS | Membrane for filtering of water |
| US8123948B2 (en) | 2005-09-20 | 2012-02-28 | Aquaporin A/S | Biomimetic water membrane comprising aquaporins used in the production of salinity power |
| EP2244815A1 (en) | 2007-12-11 | 2010-11-03 | Aquaporin A/S | Scaffold for composite biomimetic membrane |
| EP4108319A1 (en) | 2010-05-21 | 2022-12-28 | Crosstek Holding Company LLC | Self-assembled surfactant structures |
| JP2012100645A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Yoichiro Kasai | 板挟み式漬物製造装置 |
| CN104144737B (zh) | 2011-09-21 | 2017-03-29 | 南洋理工大学 | 基于水通道蛋白的薄膜复合膜 |
-
2017
- 2017-03-03 WO PCT/JP2017/008486 patent/WO2017150705A1/ja active Application Filing
- 2017-03-03 US US16/077,310 patent/US10583405B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2017-03-03 JP JP2017513154A patent/JP7011137B2/ja active Active
- 2017-03-03 CN CN201780009627.5A patent/CN108602025B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102802770A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-11-28 | 水通道蛋白有限公司 | 仿生膜及其用途 |
| CN103402612A (zh) * | 2010-12-17 | 2013-11-20 | 水通道蛋白有限公司 | 适用于水提取的液膜 |
| JP6028533B2 (ja) * | 2012-11-19 | 2016-11-16 | 栗田工業株式会社 | 選択性透過膜の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10583405B2 (en) | 2020-03-10 |
| WO2017150705A1 (ja) | 2017-09-08 |
| JP7011137B2 (ja) | 2022-02-10 |
| CN108602025A (zh) | 2018-09-28 |
| US20190046933A1 (en) | 2019-02-14 |
| JPWO2017150705A1 (ja) | 2018-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11547972B2 (en) | Porous membranes comprising nanosheets and fabrication thereof | |
| JP6132276B2 (ja) | 塩除去率及び透過流量特性に優れた逆浸透分離膜の製造方法 | |
| Tu et al. | Prospective applications of nanometer-scale pore size biomimetic and bioinspired membranes | |
| JP6028533B2 (ja) | 選択性透過膜の製造方法 | |
| Sun et al. | A layer-by-layer self-assembly approach to developing an aquaporin-embedded mixed matrix membrane | |
| US8940173B2 (en) | Membranes with functionalized carbon nanotube pores for selective transport | |
| EP3603777A1 (en) | Porous membrane for membrane distillation, and method for operating membrane distillation module | |
| JP6265287B1 (ja) | 選択性透過膜、その製造方法及び水処理方法 | |
| KR101733264B1 (ko) | 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조 방법 | |
| CN105358238A (zh) | 多通道膜 | |
| JP2012529984A5 (zh) | ||
| CN108602025B (zh) | 选择性透过膜及其制造方法、使用该选择性透过膜的水处理方法 | |
| EP3162432A1 (en) | Composite semipermeable membrane | |
| CN107206331B (zh) | 选择性透过膜及其制造方法 | |
| Yeh et al. | Plasma-engineered GQD-inorganic membranes with tunable interactions for ultrahigh-efficiency molecular separations | |
| EP3702020A1 (en) | Water treatment separation membrane, water treatment module comprising same, and manufacturing method therefor | |
| US20230149856A1 (en) | Reverse electro-osmotic filtration system and uses thereof | |
| WO2021199659A1 (ja) | 複合半透膜 | |
| SE1950252A1 (en) | Stabilized filtration device | |
| KR20200070653A (ko) | 분리막의 제조방법, 분리막 및 수처리 모듈 | |
| Hatakeyama | Design and development of new polymer membranes for water filtration applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |