CN112892220B - 一种高效的活性蛋白分离方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效的活性蛋白分离方法与装置，属于活性蛋白分离提取技术。根据待分离活性蛋白的性质，在电渗析器膜对的阴、阳离子交换膜之间有针对性地设置一张或两张具有均一、直通孔的多孔滤膜进行活性蛋白的高效、快速分离。利用孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔滤膜的孔径筛分和荷电活性蛋白的电泳迁移的双重选择作用来实现活性蛋白的同步高效分离和高倍数浓缩。本发明所提供的高效活性蛋白分离方法与装置，缩短了大分子活性蛋白的迁移路径，显著降低了活性蛋白的传质阻力，具有高的渗透通量和低的运行能耗，便于工业放大，在活性蛋白分离提取领域具有广阔的应用前景。

Description

一种高效的活性蛋白分离方法与装置

技术领域

本发明属于活性蛋白分离提取技术领域，尤其是涉及一种高效的活性蛋白分离的方法与装置。

背景技术

活性蛋白是指除具有一般蛋白质的营养作用外，还具有提高免疫力、抗氧化、抗肿瘤、抗血栓等特殊生理功能的一类蛋白质。如免疫球蛋白、活性乳蛋白、溶菌酶、大豆蛋白、卵白蛋白等活性蛋白在食品、医药等领域均有重要作用。对于这些活性蛋白分离纯化的研究方法目前文献报道有沉淀法、色谱法、离子交换法和膜法等。其中沉淀法虽可大量分离蛋白，但产品含盐量高，需多次盐析、盐溶才能获得高纯度产品，且盐析法与有机溶剂沉淀法有时还会造成蛋白质的变性；色谱法对蛋清中的活性蛋白进行分离，得到的产品纯度高，且能较好的保留目标蛋白的生物活性，但分离规模极其有限；离子交换法则需使用不同浓度盐容易多次洗脱，且收率有限，限制了其使用；膜法虽能有效的保留蛋白的活性，但是压力驱动膜过程，蛋白易在膜面吸附或膜孔堵塞，而影响过程运行的长期稳定性。因此，开展高效、便捷、稳定、且环境友好的活性蛋白分离纯化技术的研究，提高活性蛋白的收率和纯度，降低分离提取成本具有重要的现实意义。

膜滤/电渗析耦合体系为活性蛋白的同步、快速、高效分离提供了可能。膜滤/电渗析耦合体系是在电渗析装置内部引入多孔滤膜，或用多孔滤膜代替部分离子交换膜的一种新型膜分离技术，其中多孔滤膜作为两液流的接触界面，提供传质的场所，垂直于液流方向的电场是待分离活性蛋白迁移的驱动力。膜滤/电渗析耦合体系与普通的超滤或微滤过程相比，其传质驱动力为电场力而非压力，大大降低了污染物质在膜面的吸附和膜孔堵塞的风险；而对于传统的电渗析过程而言，由于其中的阴或阳离子交换膜被超滤膜全部或部分取代，从而拓宽了电渗析在大分子活性物质分离纯化领域的应用。因此，膜滤/电渗析耦合体系相对于普通单一的电渗析或膜滤过程而言，具有显著的技术优势。

有研究者尝试膜滤/电渗析耦合体系用于氨基酸、花青素、活性肽等物质的分离纯化过程，但目标产物的收率普遍较低。如Poulin等学者采用超滤/电渗析耦合技术从含有70多种多肽的苜蓿白蛋白水解液中选择性回收有价值的多肽，经过90min运行也仅获得了总收率为29％的β-lg142-148多肽。随后Doyen等学者采用超滤/电渗析耦合技术从亚麻籽蛋白水解液中分离对糖尿病和高血压具有抑制作用的活性肽，但得到的活性肽产物浓度最高也不到200mg·L^-1。Ndiaye等采用膜滤/电渗析耦合体系从乳清中分离乳铁蛋白时，单位产品能耗竟高达0.81-1.70kWh·g^-1。目前待分离目标活性物质收率低和回收过程能耗高目标产物收率低的问题极大地限制了膜滤/电渗析耦合技术在活性物质分离领域的工业推广应用。因此，如何缩短大分子活性蛋白的迁移路径，促进过程传质，降低运行能耗，提高目标产物收率将是未来工作的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、低能耗、易于工业放大的活性蛋白分离方法与装置。鉴于膜滤/电渗析耦合体系中的多孔滤膜是料液和活性蛋白回收液等两股液流的传质界面，多孔滤膜孔的结构和孔的性质直接影响着待分离的活性蛋白和多孔滤膜间相互作用力的大小，继而影响着待分离活性蛋白的跨膜迁移的阻力。本发明拟在常规电渗析膜对的阴、阳离子交换膜中设置一张或两张孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的多孔滤膜，从而利用多孔滤膜与阴阳离子交换膜之间的优化排列组合，构建出一种可高效分离溶液中活性蛋白的膜滤/电渗析内在耦合体系。利用多孔滤膜的孔径筛分和荷电大分子的电泳迁移等双重选择作用，实现原料液中活性物质的高效和快速分离。尤其是，该活性蛋白分离方法和装置中采用的是孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的多孔滤膜，与具有无序曲折的孔道的商品化多孔滤膜相比，均匀一致的膜孔能够更精密的筛分尺寸不同的活性物质，具有高选择性；其次，直通孔道由于分离时流程较短，分离阻力小，具有高渗透性和高的收率；第三，无序曲折的膜孔内部易发生堵塞污染，且不易清洗，而直通孔道耐污染性更强，稳定性更好，污染后更易清洗，运行成本低。因此，具有直通孔道的均孔膜的引入可用于活性蛋白分离的膜滤/电渗析装置能够高效、低能耗、稳定地运行。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种活性蛋白高效分离的方法与装置，采用膜滤/电渗析耦合装置分离溶液中的活性蛋白。其中膜滤/电渗析耦合装置包含有两侧的正负电极室，以及在正负电极室之间为按一定数目重复排列的基本工作单元。与传统的电渗析膜堆结构所不同的是，本发明通过在电渗析器膜对阴阳离子交换膜之间有针对性的设置一张或两张多孔滤膜，从而将电渗析和膜滤过程有机结合起来。更重要的是，所采用的多孔滤膜为孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的多孔膜。在外加直流电场的作用下，料液室中的荷电活性蛋白将分别向正、负极迁移。在迁移的过程中体积大于多孔膜孔径的活性蛋白则由于多孔滤膜的孔径筛分作用而被截留在料液室中；而体积小于多孔滤膜孔径的荷正电或荷负电的活性蛋白则经由膜孔垂直穿过多孔滤膜进入相应的回收室中，从而实现活性蛋白的高效分离。

上述活性蛋白高效分离的方法与装置，具有以下特征：

1、可根据溶液中蛋白质的荷电性和分子体积大小，在电渗析器的每个膜对的阴阳离子交换膜之间设置一张或两张具有特定孔径大小的均孔滤膜，从而构成不同的膜堆基本工作单元。

2、所用上述的均孔滤膜的孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层。

3、所用上述多孔滤膜的孔径在10-200nm之间。

4、所用上述活性蛋白高效分离的方法与装置中，膜堆的料液室、活性蛋白回收室的厚度均为0.5-3.0mm。

5、上述活性蛋白高效分离的方法与装置中，待处理料液、活性蛋白回收液采取全部或部分循环工艺运行。

本发明中，根据料液中活性蛋白的组成、荷电性及分子体积大小，在离子交换膜之间设置不同数量以及不同朝向的均孔滤膜来实现溶液中活性蛋白的高效分离。当料液中待分离的活性蛋白荷负电时，在电渗析器的阴阳离子交换膜之间设置一张均孔滤膜，且均孔滤膜的表面活性分离层朝向负极侧，从而构成从正极侧到负极侧，依次有荷负电活性蛋白回收室和料液室两个隔室的基本工作单元，其中荷负电活性蛋白回收室和料液室之间用均孔滤膜分隔；当料液中待分离的活性蛋白荷正电时，在电渗析器的阴阳离子交换膜之间同样设置一张均孔滤膜，但均孔滤膜的表面活性分离层朝向正极侧，从而构成从正极侧到负极侧，依次有料液室和荷正电活性蛋白回收室两个隔室的基本工作单元，其中料液室和荷正电活性蛋白回收室之间用均孔滤膜分隔；而当料液中含有荷不同电性的混合活性蛋白时，为了实现料液中活性蛋白的有效分离则需在电渗析器的阴、阳离子交换膜之间设置两张均孔滤膜，且靠近正极侧的均孔滤膜的表面活性分离层朝向负极，而靠近负极侧的均孔滤膜的表面活性分离层则朝向正极，从而构成从正极侧到负极侧，依次有荷负电活性蛋白回收室、料液室、荷正电活性蛋白三个隔室的基本工作单元，其中荷负电活性蛋白回收室和料液室之间用一张均孔滤膜分隔，料液室和荷正电活性蛋白回收室之间同样用一张均孔滤膜分隔。当待处理料液流过料液室时，在外加电场的作用下，料液室中的荷电活性蛋白将分别向正、负电极侧迁移，在迁移的过程中分子量或分子体积较大的物质则由于均孔滤膜的孔径筛分作用被截留在料液室中；分子体积较小的物质则在电场驱动的作用下垂直透过均孔滤膜而进入相应的活性蛋白回收室中，从而实现料液中活性蛋白的分离提取。

膜分离技术为活性蛋白的大规模工业生产提供了一种可能，但同样存在一些局限性。如膜滤过程中，料液中的部分蛋白容易吸附在膜表面或进入无序曲折的膜孔而引起膜面吸附污染或膜孔内部堵塞污染，在一定程度上限制了膜分离技术在活性物质分离领域的推广应用。与常规的膜滤过程相比，本发明中，外加直流电场的作用下，荷电活性蛋白等大分子物质通过多孔滤膜直通孔道的阻力大大减小，迁移路径缩短，耐污染性更强，且污染后更易清洗。

本发明中，电极水采用单独配制的强电解质溶液以保持电极室的良好导电性，如质量浓度在0.1％以上的Na2SO4溶液。电极水先由正极室下部进入，在上部出水口导出后，经外部的管道导入负极室，由负极室的下部进入，最终在负极侧上部出水口排出，进入外部电极水罐，在电极水罐中排除电极反应产生的气体后可循环使用。正常运行中，因电极反应会导致正电极室水流呈酸性，负电极室水流则为碱性。而本发明中电极水由正极室导入负极室，因中和作用可适当的减少负极室中氢氧根离子的浓度，从而减轻极室电极反应产物对相邻隔室的影响。待处理料液、活性蛋白回收室液均采取部分或部分循环的方式运行，以提高回收的活性蛋白的浓度，便于后续的干燥处理。

根据上述活性蛋白的高效分离方法，实现该方法的膜滤/电渗析耦合装置是通过以下技术方案实现的。膜滤/电渗析耦合装置包括膜堆、电极装置、和夹紧装置三部分。夹紧装置由两块夹紧板、拉紧的螺栓与螺母组成；在两张夹紧板的内侧分别是正、负电极室与电极板组成的正、负电极装置；在中空支撑边框板的中空腔体内是膜堆。膜堆的基本单元为膜对，每个膜对的结构根据料液中待分离活性蛋白的组成和理化性质的不同而有所不同。荷正电的活性蛋白分离用的膜对结构为，每个膜对从正极侧到负极侧依次由料液室隔板、均孔滤膜、荷正电活性蛋白回收室隔板和阳离子交换膜各一张组成的包含有料液室和荷正电活性蛋白回收室的两隔室结构。荷负电的活性蛋白分离用的膜对结构为，每个膜对从正极侧到负极侧依次由荷负电活性蛋白回收室隔板、均孔滤膜、料液室隔板和阴离子交换膜各一张组成的包含有荷负电活性蛋白回收室和料液室的两隔室结构。料液中需同时分离荷正电的和和荷负电的活性蛋白时所用的膜对结构为，每个膜对从正极侧到负极侧依次由阳离子交换膜、荷负电活性蛋白回收室隔板、均孔滤膜、料液室隔板、均孔滤膜、荷正电活性蛋白回收室隔板、阴离子交换膜组成的包含有荷负电活性蛋白回收室、料液室、荷正电活性蛋白回收室的三隔室结构。

本发明所述的高效活性蛋白分离方法与装置，其运行过程具备如下效果：

(1)通过在电渗析器的阴、阳离子交换膜之间设置一张或两张均孔滤膜，构成具有不同内部结构的膜堆基本工作单元，可分别用于分离料液中荷正电的活性蛋白、荷负电的活性蛋白以及同时分离荷正电的和荷负电的活性蛋白。可通过基本工作单元个数的增减来改变处理单个装置的处理量，易于工业放大，操作简便。

(3)与单一的膜滤过程相比，本发明所提供的高效活性蛋白分离装置运行过程中，料液中荷电的活性蛋白在外加电场的作用下透过膜孔的速度增加，活性蛋白的通量和收率高。

(4)与使用具有无序曲折膜孔的商品化多孔滤膜相比，使用孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔滤膜能够更精密的筛分尺寸不同的活性蛋白，具有高选择性；直通孔道由于分离时流程较短，分离阻力小，具有高渗透性和低能耗；直通孔道耐污染性更强，稳定性更好，污染后更易清洗，延长了多孔膜材料的寿命，降低过程运行成本。

附图说明

图1为本发明所提供的活性蛋白高效分离方法中，适用于荷正电活性蛋白分离的装置内部构造示意图；

图2为本发明所提供的活性蛋白高效分离方法中，适用于荷负电活性蛋白分离的装置内部构造示意图；

图3为本发明所提供的活性蛋白高效分离方法中，适用于同时从料液中分离含有荷负电的和荷正电的活性蛋白装置内部构造示意图；

图4为具有无序曲折孔道的商品化多孔滤膜和孔径均一、垂直贯穿孔的均孔膜的表面电镜对比图；

图5为活性蛋白在无序曲折孔道的商品化多孔滤膜和孔径均一、垂直贯穿孔的均孔膜内的迁移示意图；

图6为本发明所提供的一种实施例装置的具体工艺流程图。

以上图中：

1-阴离子交换膜；2-阳离子交换膜；3-多孔滤膜；4-基本工作单元；5-正极室；6-正极保护室；7-料液室；8-荷正电活性蛋白回收室；9-负极保护室；10-负极室；11-正极室进水；12-正极室出水；13-负极室进水；14-负极室出水；15-料液室入口溶液；16-料液室出口溶液；17-荷正电活性蛋白回收室入口溶液；18-荷正电活性蛋白室回收液；19-荷负电活性蛋白回收室；20-荷负电活性蛋白回收室入口溶液；21-荷负电活性蛋白室回收液；22-电源；23-膜滤/电渗析耦合装置；24-极水循环罐；25-截止阀；26-极水循环泵；27-压力表；28-转子流量计；29-荷正电活性蛋白回收液循环罐；30-荷正电活性蛋白回收液循环泵；31-在线酸度计；32-料液循环罐；33-料液循环泵；34-荷负电活性蛋白回收液循环罐；35-荷负电活性蛋白回收液循环泵。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明方案，现结合说明书附图及实施例对本发明技术方案作进一步具体说明。

根据图1,2及图3，每个膜堆基本工作单元4包括有料液室7和活性蛋白回收室。待处理的料液中的荷电活性蛋白进入料液室7，在外加电场的作用下，料液室中荷负电的活性蛋白将透过多孔滤膜3向其左侧相邻的荷负电活性蛋白回收室19中迁移；料液室中荷正电的活性蛋白则透过多孔滤膜3向其右侧相邻的荷正电的活性蛋白回收室8中迁移；而料液室中的不荷电的蛋白大分子则由于多孔滤膜的筛分作用而被截留在料液室7中。在进料液、活性蛋白回收液均采用全部或部分循环运行的工艺条件下，料液中的荷电活性蛋白实现高效地分离和浓缩。

根据图4及图5，用于活性蛋白分离的膜滤/电渗析耦合装置的料液室中设置的多孔滤膜可以使用具有无序曲折孔道的商品化多孔膜，如市售的具有不同切割分子量的聚醚砜、聚砜或聚偏氟乙烯超滤膜；也可以采用孔径大小为10-200nm的均孔膜，如聚碳酸酯或聚对苯2甲酸乙二醇酯核孔膜。均孔膜具有均一的孔径，且孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层，这使得料液中的荷电活性蛋白在电场作用下能顺利跨过均孔滤膜进入相邻的活性蛋白回收室；更重要的是，所采用的均孔膜具有形状一致且垂直贯穿整个分离层的孔道，而使得活性蛋白穿过多孔滤膜时的迁移路径大大缩短，迁移阻力减小，且孔道不易污染。因此，可根据所分离蛋白的荷电性和蛋白分子尺寸大小，同时利用外加电场和多孔滤膜孔径筛分的双重作用来实现活性蛋白的高选择性和高效分离。

根据图6所提供的工艺流程，料液室入口溶液15由料液循环罐32经料液循环泵33进入膜滤/电渗析耦合装置23，自下而上流经料液室7后，再回到料液循环罐32进行循环；从而料液室7中的荷正电的活性蛋白在电源22所提供的的外加电场作用下穿过多孔滤膜3不断地迁移进入右侧相邻的荷正电活性蛋白回收室8中，料液室7中的荷负电活性蛋白则在外加电场作用下穿过多孔滤膜3不断地迁移进入左侧相邻的荷负电活性蛋白回收室19中。荷正电活性蛋白回收室入口溶液17经荷正电活性蛋白回收液循环泵30输入膜滤/电渗析耦合装置23后自下而上流经荷正电活性蛋白回收室8后，得到的荷正电活性蛋白室回收液18回到荷正电活性蛋白回收液循环罐29进行循环，从而不断吸收来自料液室7中的荷正电活性蛋白，以实现荷正电活性蛋白的高倍数浓缩。荷负电活性蛋白回收室入口溶液20经荷负电活性蛋白回收液循环泵35输入膜滤/电渗析耦合装置23后自下而上流经荷负电活性蛋白回收室19后，得到的荷负电活性蛋白室回收液21回到荷负电活性蛋白回收液循环罐34进行循环，从而不断吸收来自料液室7中的荷负电活性蛋白，以实现荷负电活性蛋白的高倍数浓缩。正极室进水21自极水循环罐24经极水循环泵26，自下而上进入正极室5和正极保护室6，正极室出水12经外部极水管路自下而上进负极保护室9和负极室10，负极室出水14回到极水循环罐24排出气体后作为正极室进水11循环进入正极室5和正极保护室6。

实施例1

该实施例中，采用膜滤/电渗析耦合装置从模拟活性蛋白溶液中分离荷正电的活性蛋白-溶菌酶。模拟蛋白稀释液的配制方法为称取4.0g KCl溶于2.0L的纯水中，获得浓度为2.0g/L的KCl溶液，然后称取1.0g卵白蛋白和0.1g溶菌酶溶于2.0g/L的KCl溶液中，获得卵白蛋白浓度为1.0g/L、溶菌酶浓度为0.1g/L、KCl浓度为2.0g/L的模拟蛋白稀释液。用1.0M的HCI和NaOH调节模拟蛋白稀释液的pH为7.0。蛋清稀释液由料液循环泵入膜滤/电渗析耦合装置对蛋清稀释液中荷正电的活性蛋白-溶菌酶进行分离和浓缩。

其中膜滤/电渗析耦合装置为一级一段结构，含有正极室/正极保护室/料液室/荷正电活性蛋白回收室/负极保护室/负极室的五隔室结构，用于分离模拟蛋清稀释液中的荷正电的活性蛋白-溶菌酶。料液室、荷正电活性蛋白回收室、阴阳极室保护室及阴阳极室隔板规格均为100mm×300mm×0.9mm。所用离子交换膜为异相离子交换膜，由浙江千秋环保水处理有限公司生产。所用多孔滤膜由安得膜分离技术工程有限公司提供，其中多孔滤膜为具有曲折复杂孔道，截留分子量为100000的聚醚砜超滤膜。

料液循环罐32中为所配制的蛋清稀释模拟溶液；荷正电活性蛋白即溶菌酶回收液循环罐29中的初始溶液为2.0g/L的KCl溶液；电极水为20.0g/L的Na₂SO₄溶液。进料液、荷正电活性蛋白回收液的pH值均采用在线酸度计31进行监测；卵白蛋白和溶菌酶的含量及纯度均采用高效液相色谱法测定。进料液、荷正电活性蛋白回收液、电极液的流量分别为3.0、3.0和10.0L/h，膜堆工作电压为6V。装置稳定运行3.0小时后,模拟料液中荷正电溶菌酶的回收率可达20.8％，纯度可达96％。运行期间，膜堆的电阻从开始的14.0Ω逐渐降低为9.2Ω后稳定至实验结束。

实施例2

该实施例中，所用的膜滤/电渗析耦合装置结构，料液室隔板、荷正电活性蛋白回收室隔板、正负极室保护室及正负极室隔板均与实施例1相同。所用离子交换膜为异相离子交换膜，由浙江千秋环保水处理有限公司生产；所用多孔滤膜为孔径均匀，具有垂直贯穿圆柱孔的核孔膜，由中国科学院近代物理研究所提供，其中核孔膜的孔径为100nm，用于与实施例1相同的模拟蛋清稀释液中荷正电溶菌酶的分离与浓缩。

极水循环罐24、料液循环罐32、荷正电活性蛋白回收液循环罐29中的初始溶液组成和浓度均与实施例1相同。进料液、荷正电活性蛋白回收液的pH值均采用在线酸度计31进行监测；卵白蛋白和溶菌酶的含量及纯度均采用高效液相色谱法测定。进料液、荷正电活性蛋白回收液、电极液的流量分别为3.0、3.0和10.0L/h，膜堆工作电压为6V。装置稳定运行3.0小时后,模拟料液中荷正电溶菌酶的回收率可达36.8％，纯度可达99.8％。运行期间，膜堆的电阻较实施例1中有显著降低，稳定在7.5-8.0Ω。

实施例表明,利用本发明所提供的高效活性蛋白同步分离方法与装置，能够简便而有效地从料液中分离提取荷电活性蛋白；尤其是采用孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔膜能够大幅度缩短大分子荷电活性蛋白跨膜迁移路径，减小传质阻力，显著提高目标活性蛋白的收率，降低运行过程中膜堆的电阻，进而降低运行能耗，减少活性蛋白分离成本。在活性蛋白质的分离、提纯等领域均具有重要应用价值。

Claims (8)

1.一种高效的活性蛋白分离装置，其特征在于，通过在电渗析器膜对的阴阳离子交换膜之间针对性地设置多孔滤膜，从而将电渗析和膜滤过程有机结合起来，利用多孔滤膜的孔径筛分和荷电活性蛋白的电泳迁移的双重作用来实现活性蛋白的高效分离和浓缩，在电渗析器的阴阳离子交换膜之间按照以下规则针对性地设置多孔滤膜，从而构成相应的膜堆基本工作单元：

(1)待处理料液中含有荷正电的活性蛋白时，所用膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧，依次设置1张多孔滤膜和1张阳离子交换膜，其中多孔滤膜的表面活性分离层朝向正极，从而组成料液室和荷正电活性蛋白回收室两个隔室；

(2)待处理料液中含有荷负电的活性蛋白时，所用膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧，依次设置1张多孔滤膜和1张阴离子交换膜，其中多孔滤膜的表面活性分离层朝向负极，从而组成料液室和荷负电活性蛋白回收室两个隔室；

(3)待处理料液中同时含有荷正电和荷负电的活性蛋白时，膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧依次设置1张阳离子交换膜、2张多孔滤膜和1张阴离子交换膜，其中靠近正极侧的多孔滤膜的表面活性分离层朝向负极，而靠近负极侧的多孔滤膜的活性表面分离层朝向正极，从而组成荷负电活性蛋白回收室、料液室、荷正电活性蛋白回收室三个隔室；

所用多孔滤膜为孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种高效的活性蛋白分离装置，其特征还在于所用多孔滤膜的材质可为纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚烯烃类、含氟类等有机高分子材料，也可为陶瓷、金属、分子筛等无机材料。

3.根据权利要求1所述的一种高效的活性蛋白分离装置，其特征还在于所用多孔滤膜的孔径大小为10-200nm。

4.根据权利要求1所述的一种高效的活性蛋白分离装置，其特征还在于所用处理装置中膜堆的料液室、活性蛋白回收室的厚度均为0.5-3.0mm。

5.一种高效的活性蛋白分离方法，其特征在于，通过在电渗析器膜对的阴阳离子交换膜之间针对性地设置多孔滤膜，从而将电渗析和膜滤过程有机结合起来，利用多孔滤膜的孔径筛分和荷电活性蛋白的电泳迁移的双重作用来实现活性蛋白的高效分离和浓缩，在电渗析器的阴阳离子交换膜之间按照以下规则针对性地设置多孔滤膜，从而构成相应的膜堆基本工作单元：

(1)待处理料液中含有荷正电的活性蛋白时，所用膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧，依次设置1张多孔滤膜和1张阳离子交换膜，其中多孔滤膜的表面活性分离层朝向正极，从而组成料液室和荷正电活性蛋白回收室两个隔室；

(2)待处理料液中含有荷负电的活性蛋白时，所用膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧，依次设置1张多孔滤膜和1张阴离子交换膜，其中多孔滤膜的表面活性分离层朝向负极，从而组成料液室和荷负电活性蛋白回收室两个隔室；

(3)待处理料液中同时含有荷正电和荷负电的活性蛋白时，膜堆的每个基本工作单元中，从正极侧到负极侧依次设置1张阳离子交换膜、2张多孔滤膜和1张阴离子交换膜，其中靠近正极侧的多孔滤膜的表面活性分离层朝向负极，而靠近负极侧的多孔滤膜的活性表面分离层朝向正极，从而组成荷负电活性蛋白回收室、料液室、荷正电活性蛋白回收室三个隔室；

所用多孔滤膜为孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的均孔滤膜。

6.根据权利要求5所述的一种高效的活性蛋白分离方法，其特征还在于所用多孔滤膜的材质可为纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚烯烃类、含氟类等有机高分子材料，也可为陶瓷、金属、分子筛等无机材料。

7.根据权利要求5所述的一种高效的活性蛋白分离方法，其特征还在于所用多孔滤膜的孔径大小为10-200nm。

8.根据权利要求5所述的一种高效的活性蛋白分离方法，其特征还在于所用处理装置中膜堆的料液室、活性蛋白回收室的厚度均为0.5-3.0mm。

Images