CN113083041B - 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺 - Google Patents

一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113083041B
CN113083041B CN202010025264.8A CN202010025264A CN113083041B CN 113083041 B CN113083041 B CN 113083041B CN 202010025264 A CN202010025264 A CN 202010025264A CN 113083041 B CN113083041 B CN 113083041B
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
fibers
fiber
coarse
nanofiber membrane
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
Application number
CN202010025264.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113083041A (zh
Inventor
贾建东
陈选
卢红星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Kebaite Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Kebaite Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Kebaite Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Kebaite Technology Co ltd
Priority to CN202010025264.8A priority Critical patent/CN113083041B/zh
Publication of CN113083041A publication Critical patent/CN113083041A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113083041B publication Critical patent/CN113083041B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/66Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68Polysulfones; Polyethersulfones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺,所述纳米纤维膜包括粗纤维及细纤维,所述粗纤维直径大于1100纳米,所述细纤维直径小于1000纳米,所述粗纤维和细纤维表面分布有配体改性层。所述粗纤维直径在1100纳米‑1400纳米之间,所述细纤维直径在100纳米‑1000纳米之间。所述粗纤维和细纤维数量比例在1:5‑1:100之间。本发明所要达到的目的是提供一种强度更高,制备工艺更简便且不影响性能的纳米纤维膜及其制备工艺。

Description

一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及层析用膜及其制备工艺,特别是一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺。
背景技术
在目前现有的纯化分离领域中,层析法是一种较为常见的方法。其中按照操作方式来分,层析法又可以包括柱层析、纸层析、膜层析、薄层层析、高效液相层析等等。
在膜层析领域中,纳米纤维膜,高比表面积和高传质速率的潜力,使得在具有高结合容量的同时,通量相比于平板膜也仍具有更明显的优势。而为了适应不同的应用场景或不同的层析要求,或为了能够进一步提升纳米纤维膜的相对性能,在纳米纤维膜进行层析应用前,会对其进行各种官能化改性。例如CN105636686B描述了一种制备官能化的聚合物色谱介质的方法,将制备的直径在10nm-1000nm的电纺纳米纤维膜,先通过物理改性,进行多层加热和压制,再进一步官能化改性。然而,这种纳米纤维膜往往因为纤维太细,使制备的膜机械强度不够,从而需要先进行加热和压制使结构稳定后再官能化改性。在研究中我们也发现,使用这种细纤维的纳米纤维膜,在浸完料液时,往往因为自身强度不够不足以支撑膜纤维上附着的体积量,从而膜容易发生变形,不易于进一步地处理。
发明内容
本发明所要达到的目的是提供一种强度更高,制备工艺更简便且不影响性能的纳米纤维膜及其制备工艺。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种用于层析的纳米纤维膜,所述纳米纤维膜包括粗纤维及细纤维,所述粗纤维直径大于1100纳米,所述细纤维直径小于1000纳米,所述粗纤维和细纤维表面分布有配体改性层。
进一步的,所述粗纤维直径在1100纳米-1400纳米之间,所述细纤维直径在100纳米-1000纳米之间。
进一步的,所述粗纤维和细纤维数量比例在1:4-1:100之间。
进一步的,所述粗纤维直径比细纤维直径的比值范围在1.5-15之间。
进一步的,所述粗纤维和细纤维数量比例在1:10-1:50之间。
进一步的,所述配体改性层均匀分布于粗纤维和细纤维表面。
进一步的,所述配体改性层在粗纤维和细纤维表面覆盖的厚度设置在10纳米-100纳米之间。
进一步的,所述配体改性层在粗纤维和细纤维、粗纤维和粗纤维、细纤维和细纤维交错之处形成有粘结部。
进一步的,所述纳米纤维膜的厚度在10微米-600微米之间,载量设置在15毫克/毫升-150毫克/毫升之间。
本发明还提供一种制备纳米纤维膜的工艺,包括下述步骤:
S1:选取纤维原膜,所述纤维原膜包括粗纤维和细纤维,所述粗纤维直径大于1100纳米,所述细纤维直径小于1000纳米;
S2:将纤维原膜浸入预润液中,对纤维原膜进行润湿至纤维原膜变透明状为止;
S3:初步置换,用初步置换液将纤维原膜内的预润液置换出;
S4:二次置换,将经过S3步骤处理的纤维原膜浸入二次置换液中,所述二次置换液包含交联剂和配体,所述配体为亲和配体或疏水配体或带电配体或超亲和配体;
S5:固化,将纤维原膜从二次置换液中取出,固化成型,形成成品纤维膜;
S6:清洗,对成品纤维膜进行清洗除杂;
S7:干燥,对经S6步骤的产品进行干燥。
进一步的,所述S1步骤中选取的纤维原膜中,粗纤维和细纤维数量比例在1:10-1:100之间。
进一步的,所述S3步骤中初步置换液至少包含有与二次置换液的溶剂相同的成分。
进一步的,所述初步置换液直接在S2步骤完成后加入;或所述S2预润完成后,将纳米纤维原膜取出浸入初步置换液中。
进一步的,所述纳米纤维膜包括但不限于PES纳米纤维膜、纤维素纳米纤维膜、醋酸纤维素膜、聚酯纤维膜。
进一步的,所述预润液选择为包括但不限于甲醇、乙醇、乙酸乙酯等。
进一步的,所述初步置换液中预润液的质量占比在5%-95%之间。
进一步的,所述S5步骤中将纤维原膜置于60℃-80℃的环境下进行固化。
进一步的,所述纤维原膜经S1-S7步骤处理后,增重0%-60%。
进一步的,所述纤维原膜经S1-S7步骤处理后,增重10%-40%。
在本发明中,成品纳米纤维膜相比现有技术来说,具有的优点在于:纳米纤维膜的膜表面强度得到了提升;同时纳米纤维膜在应用于层析时能够保证较高的载量。而本发明中的那纳米纤维膜的制备工艺,相比现有技术来说,具有的优点在于:原膜在改性的过程中不容易皱拢收缩,团在一起。解决了原膜在改性过程中容易成团的问题,便于后续工艺步骤的顺利进行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1为本发明实施例一的电镜图;
图2为反应粗纤维和细纤维数量的柱状图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一:
一种用于层析的纳米PES纤维膜,这里纳米纤维膜的原膜材料选择为PES材料。在其他的实施例中,原膜可以是醋酸纤维材料、可以是聚酯纤维材料等等,只是选择的原材料区别,从纤维结构上看都是相似的。这种纳米PES纤维膜,通过电镜观察其结构发现,其膜是由若干纳米级别的细小的PES纤维无序、随机地交织而成。但我们对这些纳米级别的纤维粗细直径做了限定,在这些纳米纤维内大致分成了两组,一组为粗纤维,另一组为细纤维。粗纤维的直径大于1100纳米,细纤维直径小于1000纳米。在PES纤维原膜的生产过程中,可以通过控制喷头的直径来控制其粗纤维及细纤维的直径粗细,同时控制喷涂的时间还可控制粗纤维和细纤维的数量,以形成粗纤维和细纤维结合的纳米PES纤维原膜。进一步地将粗纤维和细纤维的数量比值做了限定,将粗纤维和细纤维的比值限定在0.02-0.1之间。即从电镜图中看,在每个随机的范围内,平均1根粗纤维对应20-50根的细纤维。当然这只是一个总体的平均量,并不代表说每一张电镜图里的粗纤维和细纤维数量比例一定都在0.02-0.1这个范围之内。这样设置的好处在于:粗细纤维混搭的纳米PES纤维原膜,相比纯细纤维的纳米PES纤维原膜来说,表面具有更强的结构强度,在对其进行改性的过程中,将纳米PES纤维原膜浸入改性试剂中后,由于粗纤维的支撑作用,使得其表面张力得到提升,继而方便后续改性步骤。如果粗纤维数量过多,则纳米PES纤维膜的比表面积过小,影响膜的层析效率;如果细纤维数量过多,则在对纳米PES纤维原膜进行改性时,膜本体表面张力过小,从试剂中取出时会团成一起,无法进行后续操作。
同时,由于在对纳米PES纤维原膜进行加工改性的过程中,其基本结构保持不变,因此在改性后成品纳米PES纤维膜的粗纤维直径同样也大于1100纳米,细纤维的直径小于1000纳米,并且在本实施例中,优选粗纤维的直径范围在1100-1400纳米之间,细纤维的直径范围在100-1000纳米之间。在对纳米PES纤维原膜进行改性时,是将其浸入在相关试剂中,并且表面保持平整,因此在纳米PES纤维原膜表面形成的配体改性层也是均匀分布的。同时为了保证改性效果,这个配体改性层的厚度设置在10纳米-100纳米之间,这里配体改性层的厚度不能太薄也不能太厚,太薄则改性效果太差,太厚则影响膜的层析性能。这里提到的配体改性层,可有许多选择,可选择为带点配体改性层,也可选择为亲和配体改性层等等,具体如何选择则是根据产品在实际层析应用中不同层析原理来选择。在成品纳米PES纤维膜中,粗纤维和粗纤维之间,粗纤维和细纤维之间,细纤维和细纤维之间,会产生各种交织、交错,在该交错部位形成有粘结部,这个粘结部的成分和配体改性层的成分相同。粘结部大体呈现一个四边形状,其中心为纤维和纤维之间的交点,四边形的四个顶点均落在纤维表面。这里的粘结部能够起到一定的支撑强度,进一步增加纳米PES纤维膜的结构强度。
将成品纳米PES纤维膜,放在电子显微镜下进行观察,得到如图1所示的电镜图。从图中可以较为明显地看出,纳米PES纤维膜包括了少部分的粗纤维,及大部分的细纤维,并且在粗纤维及细纤维的表面有一层胶膜状的配体改性层,并且在粗纤维和细纤维、粗纤维和粗纤维、细纤维和细纤维交错的地方明显有黏连的粘结部。这里的交错,具体是指纤维和纤维之间互相交叉、触碰;由于电镜图是二维图像,因此图像中很多看上去交错的纤维处在不同的空间内,他们实际上并没有互相交叉触碰。
在本实施例中,最后的成品纳米PES纤维膜,其厚度设置在10微米,其载量设置为15毫克/毫升-150毫克/毫升,即每毫升体积的纳米PES纤维膜,能够吸附15毫克-150毫克的蛋白质。
进一步对图1中的纤维进行测量,统计粗纤维的直径、细纤维的直径,同时对粗纤维和细纤维的数量进行统计,并且将其做成相关图表。为了统计方便,将图1的电镜图田字形切分成四块,随机选择了左上角的一块进行测量。经测量,一共包括62根纳米PES纤维,其中直径大于1100纳米的粗纤维一共有5根,直径小于1000纳米的细纤维一共有57跟,粗纤维数量比细纤维数量约等于0.088。并且以每隔100纳米为间隔,统计区间内的粗纤维和细纤维的数量,详见图2。
粗细纤维结合的纳米PES纤维膜,其在进行层析时,性能相比使用纯粗纤维或者纯细纤维制备的纳米PES纤维膜来说,其在层析性能上也会有一定区别,因此我们选择了几种不同的纳米PES纤维膜来进行层析实验,分别记录其载量、流速和与BSA结合能力,BSA结合能力通过吸附/洗脱的方式测定,该技术被行业内的技术人员所熟知;同时对这些不同的纳米PES纤维膜的原膜在浸入改性液后,是否收缩、聚拢成一团进行观察并记录。相关数据详见下表一。
表一:
Figure GDA0002501238870000071
由上表可见,粗细纤维结合的纳米PES纤维膜能够兼顾纯细纤维制成的纳米PES纤维膜的载量高的优点,又能够兼顾纯粗纤维制成的纳米PES纤维膜载量大的优点,同时还具有一定的结构强度。
实施例二:
一种用于层析的纳米醋酸纤维素膜,这里纳米纤维膜的原膜材料选择为醋酸纤维素。这种纳米醋酸纤维素膜,通过电镜观察其结构发现,其膜是由若干纳米级别的细小的醋酸纤维素纤维无序、随机地交织而成。同样我们对这些纳米级别的纤维粗细直径做了限定,在这些纳米纤维内大致分成了两组,一组为粗纤维,另一组为细纤维。粗纤维的直径大于1100纳米,细纤维直径小于1000纳米。在纳米醋酸纤维素原膜的生产过程中,可以通过控制喷头的直径来控制其粗纤维及细纤维的直径粗细,同时控制喷涂的时间还可控制粗纤维和细纤维的数量,以形成粗纤维和细纤维结合的纳米醋酸纤维素原膜。进一步地将粗纤维和细纤维的数量比值做了限定,将粗纤维和细纤维的比值限定在0.02-0.1之间。当然这只是一个总体的平均量,并不代表说每一张电镜图里的粗纤维和细纤维数量比例一定都在0.02-0.1这个范围之内。这样设置的好处在于:粗细纤维混搭的纳米纤维素原膜,相比纯细纤维的纳米醋酸纤维素原膜来说,表面具有更强的结构强度,在对其进行改性的过程中,将纳米醋酸纤维素原膜浸入改性试剂中后,由于粗纤维的支撑作用,使得其表面张力得到提升,继而方便后续改性步骤。如果粗纤维数量过多,则纳米醋酸纤维素膜的比表面积过小,影响膜的层析效率;如果细纤维数量过多,则在对纳米醋酸纤维素原膜进行改性时,膜本体表面张力过小,从试剂中取出时会团成一起,无法进行后续操作。
同时,由于在对纳米醋酸纤维素原膜进行加工改性的过程中,其基本结构保持不变,因此在改性后成品纳米醋酸纤维素膜的粗纤维直径同样也大于1100纳米,细纤维的直径小于1000纳米,并且在本实施例中,优选粗纤维的直径范围在1150-1400纳米之间,细纤维的直径范围在150-950纳米之间。在对纳米醋酸纤维素原膜进行改性时,是将其浸入在相关试剂中,并且表面保持平整,因此在纳米醋酸纤维素原膜表面形成的配体改性层也是均匀分布的。同时为了保证改性效果,这个配体改性层的厚度设置在10纳米-100纳米之间,这里配体改性层的厚度不能太薄也不能太厚,太薄则改性效果太差,太厚则影响膜的层析性能。在成品纳米醋酸纤维素膜中,粗纤维和粗纤维之间,粗纤维和细纤维之间,细纤维和细纤维之间,会产生各种交织、交错,在该交错部位形成有粘结部,这个粘结部的成分和配体改性层的成分相同。粘结部大体呈现一个四边形状,其中心为纤维和纤维之间的交点,四边形的四个顶点均落在纤维表面。这里的粘结部能够起到一定的支撑强度,进一步增加纳米醋酸纤维素膜的结构强度。
实施例三:
一种制备纳米PES纤维膜的工艺,包括下述步骤:
S1:选取纤维原膜,选取的纳米PES纤维原膜由粗纤维和细纤维交织而成,并且粗纤维直径大于1100纳米,细纤维直径小于1000纳米;进一步地对选择的纳米PES纤维原膜中的粗纤维和细纤维的数量比作了限定,粗纤维和细纤维数量比设置在1:5-1:100之间,优选地选择在1:15-1:50之间。在纳米PES原膜中,粗纤维可以起到足够强的支撑强度,细纤维可以保证后续成品纳米PES纤维膜具有足够大的表面积用以层析。
S2:将纤维原膜浸入预润液中,对纤维原膜进行润湿至纤维原膜变透明状为止。在本实施例中,预润液选择为乙醇,在具体操作过程中,将纳米PES纤维原膜完全浸入乙醇中,预润30s左右,待纳米PES纤维原膜变成透明状,即表示已经预润完成。当然在S2步骤中,也可以选择其他预润液,如甲醇、乙酸乙酯等等,具体操作方式也同样将纳米PES纤维原膜浸入预润液中,待其完全变成透明状结束本步骤。
S3:初步置换,用初步置换液将纤维原膜内的预润液置换出;本步骤中,选择使用的初步置换液为1:1的乙醇和水溶液,在本步骤中,将纳米PES纤维原膜中的乙醇和溶液中的水互相置换,将水置换入纳米PES纤维原膜的内部。具体操作为:将经过S2步骤的纳米PES纤维原膜完全浸入初步置换液中,当纳米PES原膜在不施加外力的情况下,不会从初步置换液中上浮,即结束S3步骤。当然这里的初步置换液也可以是甲醇和水溶液,乙酸乙酯和水溶液等等,需要注意一点是,这里的初步置换液选择需要包含预润液和水,以便初步置换。这里对预润液和水的相对比例做了一定的限定,在不同实施例操作的过程中,初步置换液内的,预润液的质量占比在5%-95%之间,不一定需要是1:1。同样的,在其他实施例中,也可以直接在S2步骤完成后,向其内部加入水,也能够达到初步置换的效果,并不一定需要单独重新添加初步置换液。
S4:二次置换,将经过S3步骤处理的纤维原膜浸入二次置换液中,所述二次置换液包含交联剂和配体,所述配体为亲和配体或疏水配体或带电配体或超亲和配体;在本步骤中,二次置换液选择为表氯醇和三甲胺溶液,其中交联剂为表氯醇,配体为三甲胺。这是一种带电配体,以便将带电配体交联至纳米PES纤维原膜表面。这里,配体的选择,可以根据不同的层析原理不同的需求来进行不同的选择。在二次置换的过程中,由于纳米PES纤维原膜全部浸入二次置换液中,并且在S4步骤前进行了预润及初步置换,这就使得配体能够通过水溶液在交联剂的作用下,均匀地交联在纳米PES纤维原膜的粗纤维和细纤维的表面,因此形成了均匀地配体改性层。而由于粗纤维和粗纤维、粗纤维和细纤维、细纤维和细纤维之间存在交错,因此在其交错处,会形成具有一定形状的粘结部,粘结部的存在可以进一步增强纳米PES纤维膜的结构强度和张力。在S1步骤中,选择纳米PES纤维原膜是由粗细不同的纤维组成,该限定在本步骤中也起到一定的效果:在研究中我们选取的一定粗纤维和细纤维搭配的纳米PES纤维原膜,相比于纯细纤维的纳米PES纤维原膜,纤维空间排布上不会像纯细纤维的纳米PES纤维原膜一样排列的那么紧密,纤维之间具有足够的空间,这样在S4步骤中,预润剂和料液能更容易和快速的渗透到纳米PES纤维原膜内部,最终能加快置换的速度;且纤维之间足够的空间使在固化料液的过程中,蒸发的溶剂能更快速的流通,交联物质能较均匀的附着在粗纤维和细纤维的表面,从而更大程度上减少对纳米PES纤维膜的通量和比表面积影响。
S5:固化,将纤维原膜从二次置换液中取出,固化成型,形成成品纤维膜;本步骤中,固化温度设置为60℃,增加纳米PES纤维膜固化效率。
S6:清洗,对成品纳米PES纤维膜进行清洗除杂;
S7:干燥,对经S6步骤的产品进行干燥。
在经过S1-S7步骤后的纳米PES纤维膜,相比S1步骤中选择的纳米PES原膜来说,增重在0%-60%之间,一般情况下,增重至少为10%,优选的情况下,增重10%-40%,在本实施例中选择增重5%。增重表示在纳米PES纤维膜内的粗纤维和细纤维的表面,成功交联上了相关的配体,而增重两则表示交联的配体量多量少。若是交联的配体过少,则纳米PES纤维膜改性并不明显,效果较差;若是交联的配体过多,则会影响纳米PES纤维膜的比表面积,影响层析效果。
实施例四:
一种制备纳米醋酸纤维素膜的工艺,包括下述步骤:
S1:选取醋酸纤维素原膜,选取的纳米醋酸纤维素原膜由粗纤维和细纤维交织而成,并且粗纤维直径大于1100纳米,细纤维直径小于1000纳米;进一步地对选择的纳米醋酸纤维素原膜中的粗纤维和细纤维的数量比作了限定,粗纤维和细纤维数量比设置在1:5-1:100之间,优选地选择在1:15-1:50之间。在纳米醋酸纤维素原膜中,粗纤维可以起到足够强的支撑强度,细纤维可以保证后续成品纳米醋酸纤维素膜具有足够大的表面积用以层析。
S2:将纤维原膜浸入预润液中,对纳米醋酸纤维素原膜进行润湿至纳米醋酸纤维素原膜变透明状为止。在本实施例中,预润液选择为甲醇,在具体操作过程中,将纳米醋酸纤维素原膜完全浸入甲醇中,预润30s左右,待纳米醋酸纤维素原膜变成透明状,即表示已经预润完成。
S3:初步置换,用初步置换液将纳米醋酸纤维素原膜内的预润液置换出;本步骤中,选择使用的初步置换液为1:2的甲醇和水溶液,在本步骤中,将纳米醋酸纤维素原膜中的甲醇和溶液中的水互相置换,将水置换入纳米醋酸纤维素原膜的内部。具体操作为:将经过S2步骤的纳米醋酸纤维素原膜完全浸入初步置换液中,当纳米醋酸纤维素原膜在不施加外力的情况下,不会从初步置换液中上浮,即结束S3步骤。
S4:二次置换,将经过S3步骤处理的纳米醋酸纤维原膜浸入二次置换液中,所述二次置换液包含交联剂和配体,所述配体为亲和配体或疏水配体或带电配体或超亲和配体;在本步骤中,二次置换液选择为表氯醇和三甲胺溶液,其中交联剂为表氯醇,配体为三甲胺。这是一种带电配体,以便将带电配体交联至纳米醋酸纤维素原膜表面。这里,配体的选择,可以根据不同的层析原理不同的需求来进行不同的选择。在二次置换的过程中,由于纳米醋酸纤维素原膜全部浸入二次置换液中,并且在S4步骤前进行了预润及初步置换,这就使得配体能够通过水溶液在交联剂的作用下,均匀地交联在纳米醋酸纤维素原膜的粗纤维和细纤维的表面,因此形成了均匀地配体改性层。而由于粗纤维和粗纤维、粗纤维和细纤维、细纤维和细纤维之间存在交错,因此在其交错处,会形成具有一定形状的粘结部,粘结部的存在可以进一步增强纳米醋酸纤维素膜的结构强度和张力。在S1步骤中,选择纳米醋酸纤维素原膜是由粗细不同的纤维组成,该限定在本步骤中也起到一定的效果:在研究中我们选取的一定粗纤维和细纤维搭配的纳米醋酸纤维素原膜,相比于纯细纤维的纳米醋酸纤维素原膜来说,纤维空间排布上不会像纯细纤维的纳米醋酸纤维素原膜一样排列的那么紧密,纤维之间具有足够的空间,这样在S4步骤中,预润剂和料液能更容易和快速的渗透到纳米醋酸纤维素原膜内部,最终能加快置换的速度;且纤维之间足够的空间使在固化料液的过程中,蒸发的溶剂能更快速的流通,交联物质能较均匀的附着在粗纤维和细纤维的表面,从而更大程度上减少对纳米醋酸纤维素膜的通量和比表面积影响。
S5:固化,将纤维原膜从二次置换液中取出,固化成型,形成成品纳米醋酸纤维素膜;本步骤中,固化温度设置为80℃,增加纳米醋酸纤维素膜固化效率。
S6:清洗,对成品纳米醋酸纤维素膜进行清洗除杂;将纳米醋酸纤维素膜浸入清水中进行清洗。
S7:干燥,对清洗过的纳米醋酸纤维素膜进行烘干。
在经过S1-S7步骤后的纳米醋酸纤维素膜,相比S1步骤中选择的纳米醋酸纤维素原膜来说,增重在0%-60%之间,一般情况下,增重至少为10%,优选的情况下,增重10%-40%,在本实施例中,增重60%。增重表示在纳米醋酸纤维素膜内的粗纤维和细纤维的表面,成功交联上了相关的配体,而增重两则表示交联的配体量多量少。若是交联的配体过少,则纳米醋酸纤维素膜改性并不明显,效果较差;若是交联的配体过多,则会影响纳米醋酸纤维素膜的比表面积,影响层析效果。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例,但应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (16)

1.一种用于层析的纳米纤维膜,其特征在于:所述纳米纤维膜包括粗纤维及细纤维,所述粗纤维直径大于1100纳米,所述细纤维直径小于1000纳米,所述粗纤维和细纤维表面分布有配体改性层;所述粗纤维直径在1100纳米-1400纳米之间,所述细纤维直径在100纳米-1000纳米之间;所述粗纤维和细纤维数量比例在1:10-1:50之间。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维膜,其特征在于:所述粗纤维直径比细纤维直径的比值范围在1.5-15之间。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维膜,其特征在于:所述配体改性层均匀分布于粗纤维和细纤维表面。
4.根据权利要求3所述的纳米纤维膜,其特征在于:所述配体改性层在粗纤维和细纤维表面覆盖的厚度设置在10纳米-100纳米之间。
5.根据权利要求1所述的纳米纤维膜,其特征在于:所述配体改性层在粗纤维和细纤维、粗纤维和粗纤维、细纤维和细纤维交错之处形成有粘结部。
6.根据权利要求1所述的纳米纤维膜,其特征在于:所述纳米纤维膜的厚度在10微米-600微米之间,载量设置在15毫克/毫升-150毫克/毫升之间。
7.一种制备权利要求1所述的纳米纤维膜的工艺,其特征在于:包括下述步骤:
S1:选取纤维原膜,所述纤维原膜包括粗纤维和细纤维,所述粗纤维直径大于1100纳米,所述细纤维直径小于1000纳米;
S2:将纤维原膜浸入预润液中,对纤维原膜进行润湿至纤维原膜变透明状为止;
S3:初步置换,用初步置换液将纤维原膜内的预润液置换出;
S4:二次置换,将经过S3步骤处理的纤维原膜浸入二次置换液中,所述二次置换液包含交联剂和配体,所述配体为亲和配体或疏水配体或带电配体或超亲和配体;
S5:固化,将纤维原膜从二次置换液中取出,固化成型,形成成品纤维膜;
S6:清洗,对成品纤维膜进行清洗除杂;
S7:干燥,对经S6步骤的产品进行干燥。
8.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述S1步骤中选取的纤维原膜中,粗纤维和细纤维数量比例在1:10-1:100之间。
9.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述S3步骤中初步置换液至少包含有与二次置换液的溶剂相同的成分。
10.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述初步置换液直接在S2步骤完成后加入;或所述S2预润完成后,将纳米纤维原膜取出浸入初步置换液中。
11.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述纳米纤维膜包括PES纳米纤维膜、纤维素纳米纤维膜、醋酸纤维素膜、聚酯纤维膜中的一种或几种。
12.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述预润液包括甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
13.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述初步置换液中预润液的质量占比在5%-95%之间。
14.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述S5步骤中将纤维原膜置于60℃-80℃的环境下进行固化。
15.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述纤维原膜经S1-S7步骤处理后,增重0%-60%。
16.根据权利要求7所述的纳米纤维膜的制备工艺,其特征在于:所述纤维原膜经S1-S7步骤处理后,增重10%-40%。
CN202010025264.8A 2020-01-09 2020-01-09 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺 Active CN113083041B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010025264.8A CN113083041B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010025264.8A CN113083041B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113083041A CN113083041A (zh) 2021-07-09
CN113083041B true CN113083041B (zh) 2022-07-01

Family

ID=76663593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010025264.8A Active CN113083041B (zh) 2020-01-09 2020-01-09 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113083041B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1185043A (zh) * 1996-12-13 1998-06-17 松下电器产业株式会社 碱性蓄电池隔片材料
JP2013244452A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Panasonic Corp エアフィルタと、このエアフィルタを備えた空気清浄装置、およびその製造方法
CN103774345A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种高效低阻抗菌空气净化滤膜的制备方法
CN105926161A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 河北科技大学 一种具有梯度结构的粗细组合纳米纤维空气过滤材料及其制备方法
TW201738077A (zh) * 2016-03-31 2017-11-01 特種東海製紙股份有限公司 多孔性片
CN109070054A (zh) * 2016-05-13 2018-12-21 株式会社大赛璐 多孔性纤维素介质的制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008018734B4 (de) * 2008-04-14 2013-03-21 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Hydrophobe Cellulose-Membran, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung in der hydrophoben Interaktionschromatographie

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1185043A (zh) * 1996-12-13 1998-06-17 松下电器产业株式会社 碱性蓄电池隔片材料
JP2013244452A (ja) * 2012-05-25 2013-12-09 Panasonic Corp エアフィルタと、このエアフィルタを備えた空気清浄装置、およびその製造方法
CN103774345A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种高效低阻抗菌空气净化滤膜的制备方法
TW201738077A (zh) * 2016-03-31 2017-11-01 特種東海製紙股份有限公司 多孔性片
CN109070054A (zh) * 2016-05-13 2018-12-21 株式会社大赛璐 多孔性纤维素介质的制造方法
CN105926161A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 河北科技大学 一种具有梯度结构的粗细组合纳米纤维空气过滤材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113083041A (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6363067B2 (ja) フィブリルセルロースから膜を作製する方法、およびフィブリルセルロース膜
US7824548B2 (en) Porous adsorptive or chromatographic media
JP3751025B2 (ja) 研摩性不織繊維ウェブ材料及びその製造方法
US8137561B2 (en) Media for membrane ion exchange chromatography based on polymeric primary amines, sorption device containing that media, and chromatography scheme and purification method using the same
JP2651279B2 (ja) 分離および精製用の粒子充填不織繊維状物品
CN105103654B (zh) 纳米纤维混合毛毡
JP6511449B2 (ja) 複合体およびそれを製造する方法
US20110217539A1 (en) Porous interpenetrating polymer network
US11745167B2 (en) Polymer matrix composites comprising functional particles and methods of making the same
JPS62176508A (ja) 所定のポリマ−性支持材料の表面改質法
Fu et al. Electrospun nanofibrous composite materials: a versatile platform for high efficiency protein adsorption and separation
KR20150013940A (ko) 크로마토그래피 매질
JP2018525224A (ja) 大容量イオン交換バイオセパレーションのためのグラフト化された海島型不織布
CN112341671A (zh) 石墨烯/纤维素复合气凝胶及其制造方法
CN113083041B (zh) 一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺
Torabi et al. Nanofiber-based sorbents: Current status and applications in extraction methods
WO2012068442A1 (en) High-surface area fibers and nonwoven membranes for use in bioseparations
CN114177787B (zh) 一种自支撑纳米纤维阴离子交换层析膜及其制备方法
JP4351176B2 (ja) イオン交換材及びこれを用いたイオン交換フィルター
CN114653222A (zh) 一种低非特异性吸附的除病毒滤膜及其制备方法
JP2019534902A (ja) 大容量イオン交換分離のための不織布の熱誘導グラフト化
Wyrebak et al. Membrane adsorbers for the valorization of aqueous waste streams
CN115125672A (zh) 高性能聚丙烯熔喷无纺布及其制备方法
Carbonell Preparation and characterization of grafted nonwoven membranes for bioseparations
TW201221199A (en) Filter material and method for fabricating the same

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