CN116099385A - 一种高通量的纤维素除病毒滤膜及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高通量的纤维素除病毒滤膜，包括多孔主体，多孔主体内具有非定向曲折通路，多孔主体的两侧分别为第一外表面和第二外表面，多孔主体包括预过滤层以及分离层，预过滤层的SEM测量平均孔径大于分离层的SEM测量平均孔径；第一外表面包括若干第一纤维，相邻第一纤维相互连接并环绕形成第一孔洞，第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm，第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm，滤膜的孔隙率为15～50％，滤膜的PMI平均孔径为15～25nm，滤膜的通量不小于35L·h^‑1·m^‑2@30psi；本申请还公开了上述滤膜的制备工艺。该滤膜通过对第一外表面的表面形貌进行调整，确保纤维素类滤膜在30psi的使用压力下形变较小，具有较高的通量和载量，良好的亲水性还使得该滤膜具有较高的蛋白质收率。

Description

一种高通量的纤维素除病毒滤膜及其制备工艺

技术领域

本申请涉及膜分离技术的领域，尤其是涉及一种高通量的纤维素除病毒滤膜及其制备工艺。

背景技术

各类生物制剂由于能够预防、治疗、诊断各类传染病、免疫性疾病及其他常规方式难以防治的疾病而蓬勃发展。生物制剂一般是以微生物(细菌、立克次体、病毒等)及其代谢产物有效抗原成分、动物毒素、人或动物的血液或组织等加工而成。除了一般的生产要求外，疫苗、广谱生物制剂等生产还具有一系列特点，如其一般需要进行微生物、病毒、活体细胞等的培养，随后对获得的生物物质进行后续加工，同时还有纯化、洁净、钝化、提取、冷冻、冻干等操作。

在生物制剂的生产过程中，难以避免引入各类病毒，从而对生物制剂的病毒安全性产生挑战，考虑到病毒对于生物制剂安全性的重要影响，如2020年版《中国药典》以及ICHQ5A《生物制品的病毒安全性评价》等相关文件中，都对生物制剂的病毒安全性作出了明确的要求。在进行药品申报时，生物制剂的病毒安全性评估测试结果报告内容也将直接影响审查结果。实际上，目前对于各类生物、医药企业而言，生物制剂生产中几乎必然包括病毒清除和/或病毒灭活工序，以确保制得的生物制剂的病毒安全性。

膜分离技术由于分离效率高、能耗低、无需外加化学试剂、能分离常规方法无法分离的体系(如共沸体系)、不易引起活性物质变性、能直接放大应用于规模化生产等优点，而被各类生物、医药企业应用于生物制剂生产过程的病毒清除工序。膜分离技术的核心是膜过滤器(或滤膜)，因此，滤膜的病毒滤除能力将直接影响生物制剂生产过程中病毒清除工序的病毒清除能力，也直接影响生物制剂的病毒安全性。

除病毒滤膜的原材料一般有PVDF、PES和纤维素类材料等，其中，PES滤膜的通量一般较高，病毒滤除效果良好，但是PES材料较差的亲水性确定了其对于蛋白质的吸附率较高，蛋白质的收率相对较低；经过亲水改性的PVDF滤膜往往亲水性较好，对于蛋白质的吸附性较低；相较于亲水改性的PVDF滤膜，纤维素类滤膜由于本身具有的良好亲水性，对于蛋白质的吸附率相对更低，往往具有更高的蛋白质收率。相较于PES滤膜，纤维素类滤膜的缺点在于通量相对更低，过滤效率往往不高。

如专利号为JP1984204911A的日本发明专利公开了，再生纤维素膜(RC膜)对于艾滋病毒(约100nm)具有良好的清除能力，但是其对于如乙肝病毒(约42nm)、nAnB型肝炎病毒(30～60nm)、鼠细小病毒(约20nm)等尺寸为20～100nm病毒的清除能力较差，因此，已经无法满足当下严苛的病毒清除要求。

如授权公告号为CN1759924B的中国专利公开了一种多层复合超滤膜；该复合超滤膜包括至少一层具有第一面和等价的第二面的第一多孔膜层，以及至少一层具有等价的第一面和第二面的第二多孔膜层，该第一层与第二层的连接相叠加并具有从所述第二层的等价的第一面至所述第一层的等价的第二面的孔隙率连接过渡区域，其中所述层中的至少一层是非对称超滤膜。这种复合膜虽然对于细小病毒具有良好的滤除效果；但是该复合膜作为聚醚砜类滤膜，亲水性较差，对于蛋白质的吸附性较高，滤膜厚度方向上孔径的突变过渡界面和非亲水材料导致的较高的蛋白质吸附性都会导致蛋白质收率的降低。

如申请公开号为CN105980038A的中国发明专利申请文件中，公开了一种去除病毒的膜，其包含纤维素，具有供给含有蛋白质的溶液的第一侧的表面、和将透过该去除病毒的膜的透过液排出的第二侧的表面，其对于猪细小病毒(约18～26nm)的对数去除率能够达到4以上(LRV＞4)。该滤膜属于纤维素类滤膜，纤维素良好的亲水性使得该滤膜具有较高的蛋白质收率。然而，由于其采用铜氨法制备，铜氨法造成的污染较大、环境治理成本较高，且生产过程中的需要用到刺激性较强且味道难闻的氨气(氨水)，容易引起操作人员的健康问题。

此外，目前常见的除病毒滤膜的使用方式都是死端过滤，使用过程中需要对待过滤的料液加压(压力达到30psi，测试完整性时甚至达到50psi)。由于纤维素本身的质地较软，纤维素类滤膜的机械强度一般较差，而一旦滤膜在使用时因为外加压力而发生形变，不但可能会导致滤膜内部孔隙结构的变化，进而影响滤膜的通量和载量；过大的形变甚至可能导致滤膜的撕裂、破损，造成病毒的泄露风险。也正因此，申请公开号为CN105980038A的专利申请文件中的纤维素类滤膜在过滤时只能将待过滤的料液加压至约15psi，这一压力明显低于一般滤膜的使用压力。

料液的压力降低虽然能够降低纤维素类滤膜使用时的形变，但是，料液的压力降低也意味着滤膜两侧压力差的减小，而料液两端的压力差是料液通过滤膜的主要动力，因此，降低料液的压力往往意味着通量的降低，对于过滤效率的影响极大。随着目前生物、医药企业生产规模的不断扩大，中间培养物料液的病毒滤除工序本就是限制生物制剂生产效率重要工艺节点，因此，通过降低料液压力的手段解决纤维素类滤膜受压形变的问题并不可取。

基于以上问题，如何在保证纤维素类滤膜具有良好的病毒滤除效果和较高的蛋白质收率的基础上，确保纤维素类滤膜在较大的使用压力下(如30psi)仍能正常使用，保持较大的通量、载量且无病毒泄露风险，是目前难以解决且亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种高通量的纤维素除病毒滤膜及其制备工艺，该除病毒滤膜通过对平均孔径较大的进液面的孔径和纤维直径进行调整，确保除病毒滤膜在30psi的使用压力下形变较小，仍能保持较高的病毒滤除能力、通量和载量；且由于该滤膜以纤维素类原料作为成膜材料，良好的亲水性使得该滤膜具有较高的蛋白质收率。

第一方面，本申请提供一种高通量的纤维素除病毒滤膜，采用如下的技术方案：

一种高通量的纤维素除病毒滤膜，包括多孔主体，所述多孔主体内具有非定向曲折通路，所述多孔主体的一侧表面为第一外表面，所述多孔主体的另一侧表面为第二外表面，其特征在于：所述多孔主体包括预过滤层以及用于截留病毒的分离层，所述预过滤层的SEM测量平均孔径大于所述分离层的SEM测量平均孔径，所述预过滤层的一侧为第一外表面；

所述第一外表面包括若干第一纤维，相邻第一纤维相互连接并环绕形成第一孔洞，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm，所述第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm，所述滤膜的孔隙率为15～50％，所述滤膜的PMI平均孔径为15～25nm，所述滤膜的通量不小于35L·h^-1·m^-2@30psi。

可选的，所述滤膜的孔隙率为20～50％。

可选的，所述PMI平均孔径为18～22nm。

可选的，所述滤膜的通量不小于40L·h^-1·m^-2@30psi；优选的，所述滤膜的通量不小于60L·h^-1·m^-2@30psi；更优选的，所述滤膜的通量不小于60L·h^-1·m^-2@30psi；进一步优选的，所述滤膜的通量不小于70L·h^-1·m^-2@30psi@30psi。

通过采用上述技术方案，在观察本申请中滤膜截面的扫描电镜图时(SEM图)，能够发现滤膜在厚度方向上具有不对称的孔隙结构，其中，靠近第一外表面的多孔主体具有更大的平均孔径，即为预过滤层；预过滤层能够滤除料液中粒径较大的颗粒，降低大粒径颗粒堵塞分离层的可能，使滤膜具有较高的通量和纳污量。靠近第二外表面的多孔主体具有相对较小的平均孔径，即为分离层，一般认为，平均孔径小于40nm的即为分离层，分离层能够对约20nm的病毒起到有效的截留作用，以降低生物制剂的病毒风险。

对于纤维素类滤膜而言，其良好的亲水性能够降低滤膜对蛋白质的截留量，从而提高蛋白质收率，对于目前生产规模不断提高的生物、医药企业而言，病毒滤除工序中的高蛋白质收率是各生物、医药企业所追求的方向。但是纤维素自身质地较软的特性决定了，一般的纤维素类滤膜往往机械性能较差(相较于中空纤维膜，平板膜的耐压性能更差)，机械性能较差的纤维素类滤膜在使用时因为受到料液较大的压力而发生较大的形变，这是目前纤维素类滤膜难以解决但是又必须且亟待解决的问题。

除病毒滤膜首先必须具有良好的病毒滤除效果，以降低生物制剂的病毒风险。当滤膜的孔隙率为15～50％并且PMI平均孔径为15～25nm时，相对较低的孔隙率和较小的PMI平均孔径能够确保滤膜对于小尺寸的病毒(如典型的小尺寸病毒PP7噬菌体)起到良好的滤除效果，其对数去除率能达到5甚至7以上(即LRV＞5甚至LRV＞7)。

在此基础上，本申请的发明人们意外发现，在控制第一外表面上第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm、第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm时，能够在滤膜具有良好病毒滤除效果的基础上，确保滤膜的通量不小于35L·h^-1·m^-2@30psi(即滤膜在较大的30psi的压力下，通量不小于35L·h^-1·m^-2)；更令人意外的是，通过控制第一外表面的表面形貌，还能够显著降低提高滤膜的机械强度，使滤膜在使用时不但具有较高的通量，还具有较高的载量。这一结果大大改善了目前纤维素类滤膜机械性能较差、容易发生形变的固有缺陷，使得纤维素类滤膜在较高的工作压力(如30psi)下长时间使用成为可能。

这可能是由于，在滤膜使用时，直接与料液接触的是具有较大尺寸孔洞结构的第一外表面，也因此，作为进液面的第一外表面是滤膜承压最大的区域；一旦滤膜的第一外表面在料液作用下发生过大的形变，很可能导致滤膜整体的较大形变，从而使滤膜的孔隙结构被压缩，压缩后尺寸较小的孔隙结构对于料液的阻力大幅提高，尺寸较小的孔隙结构纳污量也会大幅下降，因此，需要提高第一外表面的耐压能力。

关于第一孔洞的尺寸，对于孔隙率和PMI平均孔径均较小的滤膜的分离层很容易被堵塞，一旦大颗粒物质对本就孔隙率较低的分离层的孔隙结构产生影响，将显著降低滤膜的通量和载量，因此，滤膜的预过滤层及第一外表面必须具有更好的大颗粒物质过滤效果。第一外表面SEM测量平均孔径为300～4500nm的第一孔洞能够确保第一外表面和向着膜内部延伸的预过滤层对于大颗粒物质的良好截留效果和较大的纳污量，降低大颗粒物质通过预过滤层的可能，大大降低分离层受大颗粒物质干扰的可能。由于孔径较小的分离层对滤膜通量的影响更大，因此，通过提高第一孔洞的尺寸提高预过滤层对于大颗粒物质的纳污量，能够提高滤膜的通量和载量。

然而，具有较大孔洞结构的第一外表面往往机械性能较差，在受到较大的外部压力时容易发生过量的形变，而一旦滤膜的孔隙结构因为过量的形变而发生坍缩，滤膜的通量和载量都会发生大幅的下降。本申请的发明人们发现，在第一孔洞的SEM测量平均孔径较大的基础上，当第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm时，较粗的第一纤维能够形成第一孔洞尺寸较大但是骨架结构粗壮、稳固的三维网络结构，较粗的第一纤维对第一孔洞性能良好的支撑效果，大大降低第一外表面受压时发生过量形变的可能。作为主要承压区域的第一外表面形变较少的情况下，滤膜整体的形变较少、孔隙结构不易发生坍缩，从而使滤膜具有良好的通量和载量。

上述结论与一般的认知并不同，一般认为，料液在通过滤膜时，主要的阻力之一就是实体的纤维部分对料液的阻力，因此，第一纤维的尺寸越小，对于料液的阻力越小，料液就能够更快的通过第一外表面以及预过滤层。然而，对于纤维素类滤膜而言，在一定范围内，第一纤维的直径越大，滤膜反而具有更大的通量和载量，这是十分出乎意料的结果。此外，第一纤维的直径过小还会导致第一外表面乃至滤膜比表面积的提高(一般认为，纤维直径越小，比表面积越高)，而高比表面积的滤膜对于料液中蛋白质的吸附率往往较高，将导致蛋白质收率的下降。第一纤维的直径也不宜过大，若第一纤维的直径过大，虽然第一外表面的机械性能能够进一步提高，但是机械性能的提高速度随着第一纤维直径的逐步增大而放缓，存在边际递减效应；而更大尺寸的第一纤维对于料液的阻力会逐渐增大，从而导致滤膜的通量下降。因此，在第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm的基础上，第一纤维的SEM测量平均直径不论过大还是过小都可能导致滤膜通量和载量的下降。

需要注意的是，滤膜的孔隙结构在受压前后的状态并不相同；例如，若未使用时(未受压)滤膜的平均孔径为50μm，并不意味着在使用时(受压后)滤膜的平均孔径仍为50μm。这是由于，除病毒滤膜一般采用死端过滤的方式，料液受到较大的外压(如30psi，进行完整性测试时甚至可能达到50psi以上)，而料液会将较大的外压直接传递给除病毒滤膜，致使滤膜向料液流经方向的下端发生形变，从而使滤膜的孔隙率、平均孔径、孔隙分布等均发生变化。

可以理解的是，本申请中所谓“非定向曲折通路”，是指在多孔主体内具有无规则取向的沟槽结构和/或离散分布的孔洞结构，且这些非定向曲折通路是相互贯通的，从而使料液能够通过相互贯通的通路而穿透滤膜，料液中的病毒及大颗粒物质等，被截留于滤膜的进液面或多孔主体内部的非定向曲折通路内，从而起到滤除病毒的效果。

本申请中所谓“连续纤维过渡”是指，多孔主体在膜厚度方向上的所有纤维是一体形成，所有纤维呈整体的相互连接，并不需要使用额外的胶粘剂等物质将各纤维进行粘接，除非通过外力撕裂剥离，否则三维网络状的纤维之间不会发生相互分离。与此同时，连续过渡的三维网络状纤维与第一外表面、第二外表面也是相互连接的。

本申请中的SEM测量平均孔径、层结构的厚度、SEM测量平均纤维直径等参数，是指通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后，再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算平均值，在进行测量时对于尺寸明显偏小或明显偏大的部分均不纳入考虑。需要补充的是，孔隙率的测量方法也可以通过计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)来计算获得，或者，通过重量法对膜的孔隙率进行测量。在平均孔径的测试方面，除了能够通过对SEM图进行测量分析，还可以通过平均孔径分布仪直接分析各层平均孔径，也可以通过泡压法测试平均孔径等。以上对于各参数测量方法仅为举例，可以理解的是，本领域技术人员还可以通过其他测量手段获得上述参数。

另外，必须注意的是，由于纤维素在干燥时会发现明显收缩现象，因此，纤维素类滤膜的各类形貌参数等均是在润湿条件下或冻干条件下拍摄SEM图而测得的。

可选的，相邻第一纤维的连接部位为节点，每个所述节点上连接的第一纤维的数量为3～8根，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径与所述第一纤维的SEM测量平均直径之比为4～20。

可选的，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径与所述第一纤维的SEM测量平均直径之比为4～10。

通过采用上述技术方案，影响第一外表面乃至滤膜机械性能的因素除了第一外表面孔洞孔径与第一纤维的直径之比外，还有将各第一纤维相连接的节点。相较于长且细的第一纤维，短且粗的节点结构能够对第一外表面的孔洞以及第一纤维起到重要的支撑作用。

节点作为连接第一纤维的结构，在第一纤维构建三维网络结构的过程中起到重要的支撑和补强作用，降低滤膜受压时的形变，以改善纤维素类滤膜固有的机械强度较差的缺陷；但是节点作为滤膜中的实体部分，与第一纤维一样，会对料液产生阻力。因此，节点与第一纤维之比同样需要严格控制，若每个节点上所连接的第一纤维数量过少，说明节点在第一纤维构建的三维网络结构中的补强作用较弱；虽然较少的节点对于料液的阻力较低，但是滤膜更容易在外压所用下发生孔隙结构的坍缩，导致通量的下降和载量的下降。若每个节点上连接的第一纤维数量过多，说明节点在第一纤维构建的三维网络结构中的占比过多，虽然能够起到更好的补强效果，但是节点的补强效果存在边际递减效应(即随着节点的增多，滤膜机械性能的提升速度放缓)，此时，节点对于料液的阻力影响较大，反而会导致通量的下降。因此，每个节点上连接的第一纤维的数量不宜过多也不易过少，都可能导致滤膜通量和载量的下降。

此外，滤膜的三维网络结构是通过第一纤维和节点共同构建得到的，第一纤维起到构建骨架的主要作用，而节点起到重要的连接和补强作用。在每个节点上连接的第一纤维数量为3～8时候，第一纤维的直径不能过小，否则即使存在节点的补强作用，滤膜仍容易受压形变；第一纤维的直径也不宜过大，第一纤维直径增大后料液受到的阻力较大，虽然滤膜受压时不易发生形变，但是第一纤维直径过大的滤膜即使完全不发生形变，未形变的滤膜本身的通量已经较低，因此无法获得较高的通量。

若第一孔洞的SEM测量平均孔径与第一纤维的SEM测量平均直径之比过大，说明第一纤维的直径过小，直径过小的第一纤维不但无法形成对孔洞的良好支撑，导致孔洞受压时容易发生坍缩，引起滤膜的受压形变；还会导致蛋白质收率的下降。若第一孔洞的SEM测量平均孔径与第一纤维的SEM测量平均直径之比过小，虽然第一外表面的机械性能能够进一步提高，但是机械性能的提高速度随着第一纤维直径的逐步增大而放缓，而更大直径的第一纤维对于料液的阻力也会提高，从而导致滤膜的通量下降。因此，第一孔洞的SEM测量平均孔径与第一纤维的SEM测量平均直径之比需要严格控制。

可以理解的是，组成第一外表面的结构中，节点和第一纤维的区别主要在于尺寸和形状的不同；首先，节点的尺寸相较于第一纤维更大，其次，第一纤维的形状主要为长条状，而节点可以是不规则的块状结构或长径比较大的条状结构，也可以是类似多边形的形状等。

也即是说，在第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm、第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm的基础上，每个节点上连接的第一纤维的数量为3～8根、第一孔洞的SEM测量平均孔径与第一纤维的SEM测量平均直径之比为4～20能够确保滤膜第一外表面的三维网络结构具有较强的机械稳定性，且其对于料液的阻力较小，因此能够获得通量和载量综合较好的滤膜。

可选的，所述节点的密度为2～15个/μm²，所述节点的平均面积为(0.2～1.5)×10⁵nm²，所述节点的面积占比为20～50％，所述第一外表面的孔洞面积率为5～40％。

通过采用上述技术方案，由于料液在膜厚度上的扩散运动必须绕过实体的纤维和节点，因此，一般认为，纤维和节点越多、尺寸越大，料液受到的阻力越大，所以，一般认为节点的面积占比越低越好；然而，本申请的发明人们发现，在一定范围内，节点密度、节点的平均面积以及节点面积占比越高越好。这可能是由于，

单位面积内的节点密度一定程度上表征了三维网络结构的致密度；节点密度越高，节点与第一纤维协同能够形成更稳定的三维网络结构，虽然强度更高，但是孔隙率越低；节点密度越低，节点与第一纤维协同能够形成更疏松的三维网络结构，虽然强度更低，但是孔隙率越高。三维网络结构的强度和孔隙率两者对于滤膜的通量和蛋白质收率都有一定影响，但是两者的影响程度并非是一成不变的，本申请的发明人们发现，当第一外表面的节点的密度为2～15个/μm²、孔洞面积率为5～40％时，滤膜能够获得较高的通量和蛋白质收率。

除此之外，节点在三维网络结构中起到的重要补强作用受到其尺寸的影响，若节点的平均面积过小(即节点的尺寸较小)，即使节点的面积占比较大，其对于三维网络结构的补强作用也不明显(与第一纤维的尺寸差异较小，补强作用较小)；若节点的平均面积过大(即节点的尺寸较大)，虽然其对于三维网络结构的补强作用较好，但是其对于料液的阻力过大，反而会导致通量的下降(即使滤膜不形变，料液受阻过大，通量较小)。

本申请的发明人们发现，在每个节点上连接有3～8根第一纤维并且第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm的基础上，节点的密度为2～15个/μm²，节点的平均面积为(0.2～1.5)×10⁶mm²，节点的面积占比为20～50％时，滤膜在具有良好病毒滤除效果的基础上，具有显然更高的通量和载量。这可能是由于，当第一纤维尺寸较小时，需要更密集的节点对第一纤维进行支撑，从而确保孔洞不会受压坍缩；当第一纤维的尺寸较大时，由于第一纤维的自支撑效果较好，节点的分布密度可下降，以降低实体的节点对于料液的阻力。即节点密度与第一纤维的尺寸、节点上连接的第一纤维数量等协同配合，能够确保滤膜获得更高的通量和载量。

可选的，相邻两个节点之间的第一纤维平均长度为100～1000nm，相邻两个节点之间的第一纤维的长径比为1～10。

可选的，相邻两个节点之间的第一纤维的长径比为1.5～5。

通过采用上述技术方案，节点和第一纤维形成的三维网络结构的机械性能主要受到节点和第一纤维的影响，本申请的发明人们发现，对于第一纤维而言，即使其SEM测量平均直径相同，两个节点间第一纤维的平均长度以及不同的长径比也会导致滤膜通量的大幅变化。

这可能是由于，若两个节点间第一纤维的长度过大、长径比过大，往往说明第一外表面上第一孔洞的平均孔径较大且第一纤维的直径较小，而大尺寸的孔洞往往需要更大的支撑力，且随着孔洞尺寸的提高，孔洞对于支撑力的要求并非是线性提高，而是加速提高的；因此，长度过大、长径比过大的第一纤维形成的孔洞极易在受压时发生坍缩，导致实际使用时滤膜的通量和载量的下降。

若两个节点间第一纤维的长度较小、长径比过小，往往说明第一外表面上第一孔洞的平均孔径较小，虽然第一纤维和节点能够对孔洞形成良好的支撑效果，但是第一外表面上较小尺寸的孔洞容易被大颗粒物质堵塞，且过于密集的节点和第一纤维对于料液的阻力过大，这两个因素都会导致滤膜载量以及通量的下降。

可选的，每个所述第一孔洞平均由4～15个节点以及节点间的第一纤维环绕形成，相邻两个节点之间的第一纤维的尺寸变化率为5～30％。

通过采用上述技术方案，本申请的发明人们意外发现，在第一纤维和节点的尺寸等参数大致相同的前提下，形成孔洞的节点数量以及第一纤维的尺寸变化率对于滤膜的通量具有十分明显的影响。

这可能是由于，在节点和第一纤维形成的三维网络结构中，节点和第一纤维协同对第一孔洞进行支撑，若组成每个第一孔洞的节点数量过少，不但会导致第一孔洞受到的支撑力的下降(更少的节点也更容易产生应力集中，导致第一孔洞的承压能力下降，更容易坍缩)；还会导致第一孔洞的盘圆度下降，而即使是一样面积的孔结构，圆形的孔结构相较于非圆形的孔结构对于料液的阻力更小、圆形孔结构的承压能力也更高，也就具有更高的通量和载量。若组成每个第一孔洞的节点数量过多，虽然第一孔洞的盘圆度提高、受到的支撑力也更大，使得第一孔洞本身对于料液的阻力下降，但是过多的节点和第一纤维对于料液形成的额外阻力值，大于第一孔洞对于料液阻力的下降值，从而导致滤膜通量的下降。

除此之外，尺寸变化率越大的第一纤维，形成的孔洞边沿围成的虚拟几何结构就越不规则，这是由于，虽然通过多根第一纤维能够组成盘圆度较高的第一孔洞，但是若第一纤维在长度方向上存在尺寸的较大变化，即第一纤维在长度方向上有凸起或凹陷的结构，这些凸起或凹陷的结构会提高第一孔洞的不规则度，降低第一孔洞的盘圆度，从而导致第一孔洞对于滤液的阻力提高。此外，第一纤维的尺寸变化率大往往意味着第一纤维的机械强度均匀性较低，滤膜受到外压时，第一纤维的薄弱处很可能发生溃缩，导致孔洞结构的坍缩、滤膜通量的下降。

可以理解的是，盘圆度是指，孔洞的边缘围成的虚拟几何结构与圆的近似度，由于圆可近似认为是无数个边围成的多边形，因此，组成孔洞的第一纤维数量越多，孔洞就越接近圆，盘圆度就越高。

可选的，所述滤膜的泡点为0.8～1.6MPa。

通过采用上述技术方案，当滤膜的泡点为0.8～1.6MPa，滤膜不但具有良好的病毒滤除效果，还具有较高的通量。这可能是由于，在滤膜孔隙率和PMI平均孔径均较低的基础上，料液在滤膜厚度上本就受到较大的阻力，若滤膜存在部分孔径较大的区域，由于该区域料液所受阻力较小、通量较大，很可能会导致料液在该低阻力区域的集中并发生突破，从而导致滤膜病毒泄露风险的提高。本申请的发明人们发现，当滤膜的泡点为0.8～1.6MPa时，这种现象几乎不会出现，这可能是由于，滤膜较高的泡点能够说明滤膜即使存在缺陷，该缺陷在30psi的过滤体系中，也是不易被突破的。因此，在30psi的过滤体系中，当滤膜的泡点为0.8～1.6MPa时，能够确保滤膜具有良好的性能稳定性。

可选的，所述第二外表面具有第二孔洞，所述第二孔洞的SEM测量平均孔径为25～35nm，所述第一外表面和所述第二外表面的SEM测量平均孔径之比为10～150；所述第二外表面的孔洞面积率为2～15％。

通过采用上述技术方案，第一外表面和第二外表面的SEM测量平均孔径之比大致展示了整体滤膜在膜厚度方向上的孔径变化梯度，也大致展示了预过滤层与分离层之间的孔隙结构的相对关系。若第一外表面和第二外表面的SEM测量平均孔径之比过大，往往意味着预过滤层的SEM测量平均孔径过大或分离层的SEM测量平均孔径过小，不论是哪种情况，都会导致滤膜通量及使用寿命的降低；若第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比过小，往往意味着预过滤层的平均孔径过小或分离层的平均孔径过大，前者容易导致滤膜使用寿命的下降，而后者容易导致滤膜病毒滤除效果的下降。

可选的，所述预过滤层的孔隙率为30～70％，所述预过滤层的SEM测量平均孔径为150～500nm，所述预过滤层的SEM测量平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面逐渐减小，所述预过滤层靠近第一外表面的孔径减小速度大于所述预过滤层靠近第二外表面的孔径减小速度。

通过采用上述技术方案，第一外表面较大孔径的第一孔洞决定了预过滤层必须对大颗粒物质起到良好的截留作用和纳污量，才能确保大颗粒物质对于分离层的影响较小。预过滤层的孔径变化速度先快后慢，因此，预过滤层的上端(靠近第一外表面的一侧)孔径快速降低，形成孔径的突变区，该突变区对于蛋白质和小尺寸病毒的流通影响较小，但是对于大颗粒物质的影响很大，协同配合预过滤层相较于第一孔洞明显下降的孔洞尺寸(预过滤层的SEM测量平均孔径为150～500nm，第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm)，能够确保预过滤层的上端对于大颗粒物质具有良好的截留效果，降低大颗粒物质从预过滤层泄露，影响分离层的可能。预过滤层的下端(靠近第二外表面的因此而)孔径变化较小，协同配合预过滤层高达30～70％的孔隙率能够提高预过滤层的纳污量，确保预过滤层能够容纳足够量的大颗粒物质，以提高滤膜的载量。因此，对于预过滤层而言，通过孔隙率、SEM测量平均孔径为150～500nm以及孔径变化趋势，在第一孔洞的尺寸较大的基础上，确保滤膜具有较高的通量和载量。

可选的，所述预过滤层包括长条状的支撑纤维，支撑纤维相互连接形成预过滤层的孔隙结构，支撑纤维的SEM测量平均直径为60～350nm，所述预过滤层的SEM测量平均孔径与所述支撑纤维的SEM测量平均直径之比为0.5～3.5。

可选的，所述预过滤层的SEM测量平均孔径与所述支撑纤维的SEM测量平均直径之比为1.0～2.5。

通过采用上述技术方案，在第一外表面后，预过滤层是滤膜中承压较大的区域，也是决定滤膜对于大颗粒物质的截留效果和纳污量的主要区域，因此，对于特定的纤维素类滤膜而言，预过滤层的重要性很高。若预过滤层受压时孔洞结构坍缩，很可能导致预过滤层的纳污量下降，分离层也容易受到大颗粒物质的影响，从而导致滤膜通量和载量的下降。

相较于孔径较大的第一孔洞，一般认为预过滤层SEM测量平均孔径较小的孔隙结构所需的支撑力大幅降低；然而，预过滤层具有一定厚度且形成的三维网络结构致密度相对较低，且预过滤层实际上是滤膜在厚度方向上最主要的承压区域，本就耐压能力较差的预过滤层的孔隙结构反而需要更强有力的支撑，才能确保预过滤层在较大的外压作用下(30psi)不会发生过量的形变。

本申请的发明人们发现，当预过滤层的SEM测量平均孔径与支撑纤维的SEM测量平均直径之比为0.5～3.5且支撑纤维的平均直径为60～350nm时，预过滤层自身的机械性能较强，在第一外表面较为稳定的三维网络结构的协同配合下，本来耐压能力相对较差的预过滤层不易因为受到外压而坍缩。此时，预过滤层和第一外表面协同，还能对分离层起到较强的补强作用，以确保滤膜在使用时，滤膜整体不易因为较大的外压而发生过大的形变，而确保滤膜同时具有良好的病毒滤除效果和高通量、高载量。

当预过滤层的SEM测量平均孔径与支撑纤维的SEM测量平均直径之比过大时，预过滤层的平均孔径较大或支撑纤维较细，虽然大孔细纤维结构的预过滤层理论上具有更大的纳污量，但是由于其在受压时很容易发生孔隙结构的坍缩，反而会导致纳污量的下降；且大孔细纤维结构的预过滤层对于大颗粒物质的截留效果往往较差，使分离层受大颗粒物质影响的概率大大提高，而一旦分离层被大颗粒物质堵塞，将使得滤膜的通量大幅下降。当预过滤层的SEM测量平均孔径与支撑纤维的SEM测量平均直径之比过小时，预过滤层的平均孔径较小或支撑纤维较粗，这种小孔粗纤维的结构虽然往往在受压时形变较小，但是其对于滤膜通量和载量的影响过大，即使滤膜受压时不发生形变，也无法获得较高的通量和载量。

可选的，所述分离层的一侧为第二外表面，所述分离层的厚度为10～60μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为40～95％。

通过采用上述技术方案，在当多孔主体的厚度较小时，料液在膜厚度上的流动路径较短、阻力也较小，虽然较小阻力下滤膜往往具有较高的通量，但是短距离的曲折通道对于病毒的滤除效果往往较差。当多孔主体的厚度较大时，料液在膜厚度上的流动路径较长、阻力也较大，虽然更长的曲折通路往往能获得更好的病毒滤除效果，但是也往往意味着通量的下降。

因此，一般认为不论多孔主体的厚度较大还是较小，往往需要在通量和病毒滤除效果之间进行选择，虽然通过调节膜结构能够在获得高病毒滤除效果的基础上一定程度上降低对滤膜通量的影响，但是高病毒滤除效果和高通量往往无法兼得。

然而，本申请的发明人们意外发现，对于分离层占比达到40～95％的滤膜而言，在滤膜受到压力发生形变时，分离层各部分的孔隙结构变化并不同。例如，滤膜在受到压力时向出液侧(第二外表面)凸起发生形变，此时，第一外表面、预过滤层以及分离层靠近第一外表面处的孔隙结构均受到挤压的作用力，因此孔隙结构可能被压缩；而分离层靠近第二外表面处的孔隙结构均受到拉伸的作用力，因此孔隙结构很可能被拉伸。即分离层靠近第一外表面的部分孔隙结构被压缩而分离层靠近第二外表面的部分孔隙结构被拉伸；这种现象在分离层占比较低的滤膜中很可能是不存在的(分离层过于靠近第二外表面，因此，分离层可能只受到拉伸的作用力，孔隙结构被拉伸)。

因此，对于分离层的厚度占比较高的滤膜而言，由于分离层与第一外表面的距离并不大，靠近第一外表面的分离层形变形式主要为压缩，而靠近第二外表面的分离层形变形式主要为拉伸。这样的形变方式将导致第一外表面、预过滤层以及分离层靠近第一外表面处的平均孔径因压缩而减小，从而在滤膜中产生小孔径的区域；第二外表面以及分离层靠近第二外表面处的孔隙结构因拉伸而增大。由于滤膜通量的主要影响因素是分离层处的小孔径孔隙结构，其影响大于预过滤层和第一外表面的孔隙结构，因此，在分离层平均孔径已经较小的基础上，若因受压而进一步减小，将导致滤膜通量的显著下降。

也就是说，一般认为，若滤膜为纤维素类材质，分离层的占比就不能过高，这是由于，纤维素的质地较软，纤维素类滤膜容易发生形变；而相较于分离层占比较小的滤膜，分离层占比较大的滤膜发生形变对于滤膜通量的影响更大，因此，纤维素类材质和高分离层占比不宜同时存在。

然而，本申请的发明人们发现，分离层由于孔径相对较小，形成的三维网络结构更加致密，因此本就具有较高的自支撑作用，且其位于较为下端的位置，因此承压本就小于第一外表面和预过滤层；另外，第一外表面和预过滤层通过形成稳定的、耐压性较高的三维网络结构对分离层形成一定程度的结构强化，从而使得整个滤膜在30psi的压力下形变较小。因此，即使分离层的占比较大并且采用了纤维素类材料，滤膜仍然能够获得较大的通量和载量，这一结果是十分意外的。

即对于分离层厚度占比较高的滤膜，第一外表面合适的孔洞、第一纤维尺寸之比、预过滤层形成的具有较强耐压性的三维网络结构，都能够降低滤膜受压后的形变，从而降低分离层因为孔隙结构受压坍缩导致小孔径区域出现的可能，以保证滤膜在使用时具有高通量和高载量。

可选的，所述分离层的孔隙率为6～30％，所述分离层的SEM测量平均孔径为35～85nm，所述分离层的SEM测量平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面的SEM测量平均孔径变化梯度不大于2nm/μm。

通过采用上述技术方案，对于能够滤除20nm病毒的滤膜而言，分离层35～85nm的SEM测量平均孔径明显偏大，但是较大的SEM测量平均孔径协同配合分离层的高占比、大厚度，能够对20nm尺寸的病毒起到有效的截留，从而使滤膜具有较好的病毒滤除效果和较高的通量。

这可能是由于，相较于分离层占比较低的滤膜，高分离层占比的滤膜由于在膜厚度上具有更厚的小孔曲折通路结构，因此，能够通过较大的SEM测量平均孔径获得较低的PMI平均孔径，因此，这样的滤膜即使分离层的SEM测量平均孔径较大，由于分离层的厚度较大，仍能获得良好的病毒滤除效果。

在此基础上，虽然分离层的厚度较大，且PMI平均孔径较小，但是其实际孔径相较于低分离层占比的滤膜更大(若低分离层占比的滤膜的分离层的实际孔径较大，结合其在膜厚度方向上较短的小孔曲折通路结构，往往无法获得所需的病毒截留率，因此，低分离层占比的滤膜往往具有较小的实际孔径来截留20nm的病毒)，较大的实际孔径使得即使分离层的厚度较大，对于料液的阻力也并不大；结合孔径较大且以较粗的第一纤维进行支撑的第一外表面上的第一孔洞，能够降低滤膜在实际使用时的形变，从而使得滤膜在实际使用时不但具有良好的病毒滤除效果，还具有高通量、高载量。

可选的，所述分离层的平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面的平均孔径变化梯度不大于1nm/μm；优选的，所述分离层的平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面的平均孔径变化梯度不大于0.5nm/μm。

通过采用上述技术方案，对于滤膜的通量和病毒滤除效果影响最大的是分离层，在分离层的厚度占比为40～95％时，为了获得良好的病毒滤除效果，分离层的平均孔径可以适当提高至35～85nm，其孔隙率也可以适当提高至6～30％，此时，分离层能够在确保具有良好病毒滤除效果的基础上，降低对通量的影响。

此外，本申请的发明人们发现，即使分离层的孔隙率和SEM测量平均孔径基本相同，滤膜的通量也会有较大的波动。分离层的不对称性越高(分离层在滤膜厚度方向上的SEM测量平均孔径变化越大，认为SEM测量平均孔径变化梯度越大)，滤膜的通量越低。这可能是由于，在分离层SEM测量平均孔径基本相同的基础上，分离层的不对称较高，说明分离层具有孔径较大的区域和孔径较小的区域，其中，孔径较小的区域对于滤膜通量的影响很大。而基本对称的滤膜由于各区域的孔径基本相同，不存在小孔区影响滤膜的通量，滤膜的通量往往较高。

可选的，所述分离层包括长条状的分离纤维，分离纤维相互连接形成分离层的孔隙结构，所述分离纤维的SEM测量平均直径为20～50nm，所述分离层的SEM测量平均孔径与所述分离纤维的SEM测量平均直径之比为1～3。

可选的，所述分离层的平均孔径与所述分离纤维的平均直径之比为1.5～2.5。

通过采用上述技术方案，当第一孔洞的SEM测量平均孔径与第一纤维的SEM测量平均直径之比控制在合理范围内时，能够提高整个滤膜的机械性能，但是第一孔洞的尺寸较大，需要更大的支撑力。需要注意的是，随着纤维直径的增大，纤维能够提供的支撑力大致是呈指数增长的。因此，虽然分离层的孔隙结构的孔洞尺寸明显更小、结构也更致密，形成的三维网络结构的自支撑效果较好；但是分离纤维的直径也明显较小，其能够提供的支撑力相较于大直径的第一纤维指数级降低。也正因此，第一孔洞和第一纤维的尺寸之比，与分离层孔洞尺寸和分离纤维的尺寸之比，两者并不具有直接比较的意义，两者体系不同，形成的三维网络结构也不同，孔洞结构所需的支撑力也不同，纤维能够提供的支撑力也不同。由于分离层的孔隙结构对于滤膜通量和病毒滤除效果的影响最大，因此，分离层自身的孔隙结构以及纤维结构对于滤膜的性能影响较大，若分离层的通量大幅下降，必然引起滤膜通量的大幅下降。

本申请的发明人们发现，当分离层的SEM测量平均孔径与分离纤维的SEM测量平均直径之比为1～3且分离层的平均孔径为20～50nm时，分离纤维能够较好的对分离层的孔隙结构进行支撑，不易因为受到外压而压缩形变。分离层合理的孔隙、纤维结构协同第一外表面合理的孔隙、纤维结构，能够使得高分离层占比的滤膜具有较高的机械性能，确保滤膜在受外压时，分离层靠近第一外表面的部分不易发生明显的孔隙结构的压缩现象，从而确保滤膜同时具有良好的病毒滤除效果和高通量。

当分离层的SEM测量平均孔径与分离纤维的SEM测量平均直径之比过大时，分离层的SEM测量平均孔径较大或分离纤维较细，大孔细纤维的分离层结构很容易在受到外压时发生形变，导致通量下降，大孔细纤维的分离层即使具有较大的厚度也可能无法保持对病毒的良好截留效果，使滤膜的病毒滤除效果无法满足需求。当分离层的SEM测量平均孔径与分离纤维的SEM测量平均直径之比过小时，分离层的SEM测量平均孔径较小或分离纤维较粗，对于本就分离层占比较高的滤膜而言，本就较为致密的分离层对于料液的阻力较大，小孔粗纤维结构的分离层必然使料液受到的阻力过大，虽然这样的结构往往具有良好的病毒滤除效果，但是通量和载量也必然大幅下降。

可选的，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为1000～4500nm，所述滤膜的孔隙率为25～50％，所述分离层的厚度为10～30μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为40～70％，所述滤膜的通量为60～180L·h^-1·m^-2@30psi。

通过采用上述技术方案，当分离层与多孔主体的厚度之比为40～70％时，分离层的厚度占比相对较低，预过滤层的厚度占比相对较高，滤膜往往具有较大的孔隙率、通量和载量。较高的通量和载量对于预过滤层的纳污量提出了更高的要求，因此，第一孔洞的SEM测量平均孔径相对较大，以提供更大的纳污量，且即使第一孔洞的SEM测量平均孔径较大，厚度较大的预过滤层也能够起到对大颗粒物质的良好截留效果，分离层仍不易受到大颗粒物质的影响。

可选的，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～2500nm，所述滤膜的孔隙率为15～45％，所述分离层的厚度为20～50μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为60～95％，所述滤膜的通量为35～130L·h^-1·m^-2@30psi。

通过采用上述技术方案，当分离层与多孔主体的厚度之比为60～95％时，分离层的厚度占比相对较高，此时，预过滤层必须起到良好的大颗粒物质的截留效果，因此，第一孔洞的SEM测量平均孔径相对较小，以确保厚度较小的预过滤层能够良好的截留大颗粒物质，以降低大颗粒物质从预过滤层泄露影响分离层的可能。

第二方面，本申请提供一种高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，包括以下工艺步骤：

S1、制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；所述铸膜液包括下列重量份物质组成：醋酸纤维素10～30份；第一良溶剂30～60份；成孔剂20～40份；无机盐1～5份；

所述成孔剂为表面张力不大于25dyne/cm的非良溶剂；

S2、预分相，将液膜浸入预分相液内进行预分相，预分相时间为2～10s，得到生膜；其中预分相液包括第二良溶剂和非溶剂，所述非溶剂的体积占比为30～60％；

S3、分相凝固，将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度为20～45℃，所述凝固浴的温度比载体的温度高5～15℃，分相凝固持续时间为20～60s，制得成膜；所述凝固浴为水。

可选的，所述成孔剂为乙醇、1-丙醇、六氟异丙醇或三氟乙醇中的至少一种。

通过采用上述技术方案，铸膜液在预分相液中会发生相转化，非溶剂能够促使原本均质的铸膜液分相为富溶剂相和富聚合物相，富溶剂相最后会脱除形成滤膜的孔隙结构，富聚合物相在固化后形成滤膜的实体部分(如第一外表面的第一纤维)。

相转化过程是影响滤膜孔隙结构的主要阶段，该过程决定了铸膜液中各组分的最终分布情况；对于第一外表面而言，预分相阶段基本能够决定最终制得的滤膜的第一外表面的孔隙结构。本申请中采用非溶剂和有机溶剂配置预分相液，其中，非溶剂起到主要的促进相转化的作用，而有机溶剂的添加不但可以通过控制预分相液中非溶剂的含量以控制第一外表面的相转化过程，从而控制第一外表面的孔隙结构；还能够提高第一外表面的预分相稳定性，提高第一外表面各处孔隙结构的均匀性，降低第一外表面因为不均匀的相转化过程产生缺陷的可能。

预分相液的中第二良溶剂和非溶剂的配比需要严格限定，若预分相液中非溶剂的占比过高，不但可能在第一外表面产生致密的皮层结构，还容易因为分相不均导致缺陷的产生；若预分相液中的非溶剂的占比过低，第一外表面的分相速度过慢，第二良溶剂对于第一外表面处铸膜液的稀释过度，且随时间的延长，第二良溶剂向铸膜液内部渗透，从而在较大厚度的铸膜液中都产生过大的孔洞结构，而过大的孔洞结构由于得不到纤维的有效支撑，可能会在使用时受压坍缩，反而可能导致滤膜通量和载量的下降，并导致滤膜预过滤层对于大颗粒物质的滤除效果下降。

值得注意的是，由于铸膜液中添加有成孔剂和无机盐，在预分相液作用于第一外表面从而产生相转化的过程中，成孔剂与预分相液中的第二良溶剂协同(成孔剂的表面张力很低)，能够促进预分相液向膜内部渗透，从而获得更好的预分相效果、确保预分相的稳定进行；无机盐则与预分相液中的非溶剂协同，促进相转化的进行，使得预分相液能够以更低的非溶剂含量获得更稳定、更好的分相效果。

在对第一外表面预分相处理后，将生膜放入凝固浴中，凝固浴通过第一外表面上的孔洞结构以及成孔剂形成的通道快速渗入到膜内部，在此过程中，铸膜液中添加的成孔剂对于凝固浴的渗透起到重要的作用，而凝固浴快速渗透到膜内部，才能促使膜内部快速相转化并固化为小孔径的分离层结构。若凝固浴无法快速渗透到膜内部，将导致膜内部的相转化速度减缓，生成的孔隙结构尺寸较大，并且，还可能生成明显不对称的分离层结构，影响滤膜的病毒滤除效果和通量。

本申请中的成孔剂选用了表面能较低的物质，相较于目前常见的高表面能成孔剂(如表面能约为60-65dyne/cm的聚乙烯吡咯烷酮)，低表面能的成孔剂易于引导凝固浴浸入到膜内部，从而形成尺寸合适的孔隙结构；且在分相固化时，低表面张力的成孔剂更容易富集在铸膜液靠近空气的一侧，配合预分相液中的非溶剂，能够促进第一外表面的相转化。且低表面能的成孔剂与凝固浴能够快速互溶、促进凝固浴在铸膜液中的均匀分散，提高分离层孔隙结构的均匀性，这对于本申请中高分离层占比、分离层孔径较大的体系来说，是十分重要的。一旦分离层的分享均匀度较差，导致分离层内孔隙结构的分布不均匀，其中孔径较小的区域配合较厚的分离层很可能导致滤膜的通量和载量大幅下降。因此，在铸膜液中添加合适量的成孔剂，引导凝固浴渗透并进入到铸膜液内部，使凝固浴快速到达铸膜液靠近载体的一侧，铸膜液在厚度方向上的快速分相使得滤膜能够形成孔径较小且平均孔径变化梯度较小的分离层结构，配合分离层较高的占比，能够使得滤膜不但具有良好的病毒滤除效果，还具有较高的通量和载量。

除此之外，由于凝固浴在膜内渗透的过程必然存在阻力(即使有成孔剂也一样)，因此，凝固浴在膜厚度方向上的分布必然是不均匀(越靠近载体侧，凝固浴的量就越少)。一般认为，凝固浴的分布不均必然导致分相过程的不均匀，也就必然导致膜厚度方向上的孔隙结构不均匀(靠近载体侧的铸膜液因为凝固浴的量较少，分相较慢，可能会生成较大尺寸的孔隙结构)。然而，本申请的发明人们通过创造性的控制载体与凝固浴之间的温度差，致使铸膜液越靠近载体、温度越低，虽然越靠近载体、凝固浴的量越少，但是少量凝固浴配合低温同样能够获得较快的分相速度；协同铸膜液中加入的较大占比的成孔剂，促使凝固浴能够更好的向膜内渗透，降低凝固浴在铸膜液中的分布不均匀性，使最终获得的分离层在膜厚度上的孔隙结构分布均匀性大大提高，从而使滤膜具有更高的通量和载量。

可以理解的是，成孔剂为表面张力不大于25dyne/cm的非良溶剂，是指在20℃的温度下，成孔剂的表面张力不大于25dyne/cm。

可选的，所述第一良溶剂为丙酮、二氧六环、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的至少一种；

所述第二良溶剂与第一良溶剂互溶；所述第二良溶剂为丙酮、二氧六环、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的至少一种；所述非溶剂为水；

所述无机盐的阳离子为钠、钾、钙、镁中的一种或多种，所述无机盐的阴离子为硫酸根、亚硫酸根或碳酸盐中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，铸膜液中的第一良溶剂与预分相液中的第二良溶剂互溶，因此，第二良溶剂能够起到一定的萃取作用，促使第一良溶剂中均质的铸膜液中分相，形成富溶剂相；而非溶剂则能够促使聚合物相从均质的铸膜液中分相，形成富聚合物相。两者协同，能够促使铸膜液在预分相液的作用下，产生稳定且较快速的相转化过程，以获得所需的孔隙结构。

纤维素类原料在较高的温度下能够被氧气氧化而降解，使最终制得的滤膜机械性能下降，而在铸膜液中添加无机盐不但能够促进相转化过程的进行，当无机盐的阴离子为亚硫酸根离子等具有还原性的阴离子时，还能够降低铸膜液中的纤维素类原料被氧化的可能性。

可选的，将成膜置于氢氧化钠溶液中进行水解，水解后清洗形成固态膜，所述氢氧化钠溶液中添加有0.1～5wt％的甘油。

通过采用上述技术方案，醋酸纤维素经过碱水解后，会水解为再生纤维素，相较于醋酸纤维素，再生纤维素具有更好的亲水性，因此，滤膜对于蛋白质的吸附性也更低，蛋白质收率更高。然而，由于醋酸纤维素在水解过程中酯基断裂并脱去乙酰基，很容易导致滤膜纤维结构细化并发生孔隙结构的坍缩，使滤膜的病毒滤除性能和通量等都发生改变。

本申请的发明人们意外发现，若在醋酸纤维素滤膜的碱水解过程中加入少量甘油，能够起到明显的防缩作用，滤膜在水解前后的尺寸变化较小，且滤膜的通量和病毒滤除效果也无明显的变化，这一结果是十分意外的。

这可能是由于，醋酸纤维素碱性水解过程中，酯基断裂并脱去乙酰基从而在纤维上形成缺陷，致使纤维无法对孔洞结构产生良好的支撑效果。而甘油(丙三醇)上的三个羟基具有很强的极性，在与水解后的再生纤维素接触后，能够与再生纤维素中裸露的极性基团相互吸引并键合，而甘油的非极性部分则渗透并填补到再生纤维素中的缺陷内，从而对水解过程中产生的缺陷进行填补和支撑，大大降低滤膜水解前后的机械性能和过滤性能等的变化。

但是，进行碱性水解时，甘油的添加量也需要进行严格的控制，若甘油的添加量过少，甘油不足以对再生纤维素纤维中的缺陷进行填充，导致滤膜水解后的机械性能和过滤性能等均产生较大的变化；若甘油的添加量过多，甘油不止对再生纤维素纤维的缺陷部分进行填充，还可能过量吸附到再生纤维素纤维上，能导致孔隙结构的堵塞。

可选的，将水解后的固态膜放置在碱性环境下和水溶性交联剂进行交联，交联结束后进行清洗得到成品膜；其中交联剂为卤代环氧化物、双卤代烷烃和双卤代醇中的至少一种；交联时间为2～40min，温度为30℃～80℃。

通过采用上述技术方案，对于质地本就较软的纤维素类原料而言，将醋酸纤维素水解为再生纤维素虽然能够提高滤膜的亲水性，但是也往往意味着滤膜中纤维结构的尺寸稳定下降、滤膜机械性能的下降，这对于本就机械性能较差的纤维素类滤膜而言是较为致命的。通过交联处理，能够将多条纤维高分子链连接到一起，从而形成微观上的三维网络自支撑结构，从而大大提高滤膜中纤维结构的机械性能和尺寸稳定性，提高滤膜的机械性能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过控制滤膜孔隙率和PMI平均孔径，确保滤膜对于小尺寸病毒具有良好的滤除效果，在此基础上，通过对第一孔洞和第一纤维的结构表征第一外表面的三维网络结构，确保作为直接承压区域的第一外表面在受外压时三维网络结构能够起到良好的支撑和抗形变能力，从而使滤膜的孔隙结构在受压前后的变化较小，提高滤膜在实际使用时的通量和载量，且由于滤膜以亲水纤维素类原料作为成膜材料，因此，滤膜对于蛋白质的吸附率较低，综合以上，滤膜能够在具有良好病毒滤除效果的基础上同时具有高通量、高载量和高蛋白质收率。

2.通过限定第一外表面上第一孔洞和第一纤维、节点之间的相互关系，如节点上连接的第一纤维数量、节点的密度、平均面积以及形成第一孔洞的节点数等，不但能够确保滤膜孔隙结构受到强有力的支撑，不易发生坍缩；还能够确保料液受到实体部分的阻力对于通量的影响小于滤膜受压形变对于通量的影响；此外，还能够确保滤膜的孔洞结构具有较高的盘圆度，从而确保滤膜具有更小的应力集中和对于料液更小的阻力；以确保滤膜具有高通量和高载量。

3.预过滤层的支撑纤维通过对孔隙结构形成的良好支撑，协同配合第一外表面承压时的较小形变，能够确保预过滤层作为主要承压区域在受压时形变较小，从而获得较大的纳污量以及对大颗粒物质的良好截留效果，降低大颗粒物质堵塞分离层的可能性，从而提高滤膜实际使用时的使用寿命和通量。

4.对于分离层占比较高的滤膜而言，分离层各区域在受压后的形变方式并不相同，其中，分离层靠近第一外表面的区域会受压而发生孔隙结构的压缩，从而在分离层中引入尺寸过小的区域；由于采用质地较软的纤维素类原料，这种现象就变得更加突出，通过具有稳定支撑效果的第一外表面和预过滤层形成具有较强耐压性的三维网络结构，能够使得高分离层占比的纤维素类滤膜同样不易受压变形，从而在使用时获得较高的通量和载量。

5.通过限定分离层的孔隙率、SEM测量平均孔径以及SEM测量平均孔径变化梯度，能够在确保滤膜同时具有良好的病毒滤除效果和高通量，这可能是由于，相较于不对称结构的分离层具有显著影响滤膜通量的小孔径区域，对称性较高的分离层因为不具有小孔径区域而使滤膜具有高通量，且对称性较高的分离层结合较大的分离层厚度，即使分离层的SEM测量平均孔径较大，仍能保证对于病毒的良好滤除效果，而较大的SEM测量平均孔径能够确保滤膜具有较大的通量和载量。

附图说明

图1是本申请实施例2制得的滤膜的第一外表面的扫描电镜图，其放大倍率为20K×。

图2是本申请实施例2的制得的滤膜的第二外表面的扫描电镜图，其放大倍率为20K×。

图3是本申请实施例2的制得的滤膜靠近第一外表面处的截面扫描电镜图，其放大倍率为10K×。

图4是本申请实施例2的制得的滤膜靠近第二外表面处的截面扫描电镜图，其放大倍率为10K×。

图5是本申请实施例9制得的滤膜的第一外表面的扫描电镜图，其放大倍率为5K×。

图6是本申请实施例9制得的滤膜的第二外表面的扫描电镜图，其放大倍率为20K×。

具体实施方式

以下结合附图1～6对本申请作进一步详细说明。

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面以实施例的方式进行详细说明。如未特殊说明，在下述实施例、对比例中，所用的原料及设备均可通过常规商业途径购得。其中，采用日立公司提供的型号为S-5500的扫描电镜对滤膜的结构形貌进行表征。

实施例1

一种高通量的纤维素除病毒滤膜，包括以下工艺步骤：

S1、铸膜液配置，铸膜液中按照质量份，具体包括醋酸纤维素20份，第一良溶剂45份，成孔剂30份，无机盐3份。其中，醋酸纤维素选用二醋酸纤维、第一良溶剂选用丙酮，成孔剂选用乙醇，无机盐选用硫酸钠。铸膜液配置完成后，将铸膜液流延到载体上充分铺展形成液膜。

S2、预分相，将液膜进入预分相液内进行预分相，预分相时间为6s，得到生膜；预分相液包括第二良溶剂和非溶剂，且预分相液中非溶剂的体积百分比为45％，第二良溶剂为丙酮，非溶剂为去离子水。

S3、分相凝固，将生膜进入凝固浴中分相固化，凝固浴为去离子水，凝固浴的温度为30℃，载体的温度为25℃，即凝固浴与载体的温度差为5℃，分相凝固持续时间为40s，分相结束后进行清洗，得到成膜，该成膜即为纤维素除病毒滤膜。

实施例2

实施例2与实施例1的主要不同之处在于，步骤S3之后，还对制得的成膜进行水解和交联，以得到再生纤维素滤膜，具体步骤为：

将成膜置于浓度为0.05mol/L、温度为50℃的氢氧化钠水溶液中进行水解，水解时间为60min，且氢氧化钠水溶液中添加有质量百分比为2.5％的甘油；随后将水解完成后的膜取出进行水洗，水洗至pH为中性，得到固态膜。

进一步将水解后得到的固态膜置于pH为9.5的交联剂水溶液中进行交联，交联剂为环氧氯丙烷，交联剂水溶液中交联剂的浓度为10wt％，交联时间为20min，交联温度为50℃。

实施例3～12

实施例3～12与实施例2的不同之处主要在于，制备纤维素除病毒滤膜时铸膜液配方及各步骤的工艺参数不同，具体记为下表：

对比例

对比例1

对比例1主要通过降低铸膜液中醋酸纤维素的含量、控制预分相的条件等，使滤膜整体具有更高的孔隙率和更大尺寸的孔隙结构，具体为：

一种高通量的纤维素除病毒滤膜，包括以下工艺步骤：

S1、铸膜液配置，铸膜液中按照质量份，具体包括醋酸纤维素8份，第一良溶剂52份，成孔剂50份，无机盐4份。其中，醋酸纤维素选用二醋酸纤维、第一良溶剂选用丙酮，成孔剂选用乙醇，无机盐选用硫酸钠。铸膜液配置完成后，将铸膜液流延到载体上充分铺展形成液膜。

S2、预分相，将液膜进入预分相液内进行预分相，预分相时间为15s，得到生膜；预分相液包括第二良溶剂和非溶剂，且预分相液中非溶剂的体积百分比为15％，第二良溶剂为丙酮，非溶剂为去离子水。

S3、分相凝固，将生膜进入凝固浴中分相固化，凝固浴为去离子水，凝固浴的温度为35℃，载体的温度为28℃，即凝固浴与载体的温度差为7℃，分相凝固持续时间为46s，分相结束后进行清洗，得到成膜，该成膜即为纤维素除病毒滤膜。

S4、水解，将成膜置于浓度为0.05mol/L、温度为50℃的氢氧化钠水溶液中进行水解，且氢氧化钠水溶液中添加有质量百分比为3.8％的甘油，水解至醋酸纤维素完全水解成为再生纤维素；随后将水解完成后的膜取出进行水洗，水洗至pH为中性，得到固态膜，该固态膜即为纤维素除病毒滤膜。

S5、交联，进一步将水解后得到的固态膜置于pH为9.5的交联剂水溶液中进行交联，交联剂为环氧氯丙烷，交联剂水溶液中交联剂的浓度为10wt％，交联时间为25min，交联温度为55℃。

对比例2

一种高通量的纤维素除病毒滤膜，包括以下工艺步骤：

S1、铸膜液配置，铸膜液中按照质量份，具体包括醋酸纤维素10份，第一良溶剂40份，无机盐1份。其中，醋酸纤维素选用二醋酸纤维、第一良溶剂选用丙酮，成孔剂选用乙醇，无机盐选用硫酸钠。铸膜液配置完成后，将铸膜液流延到载体上充分铺展形成液膜。

S2、预分相，将液膜进入预分相液内进行预分相，预分相时间为10s，得到生膜；预分相液包括第二良溶剂和非溶剂，且预分相液中非溶剂的体积百分比为70％，第二良溶剂为丙酮，非溶剂为去离子水。

S3、分相凝固，将生膜进入凝固浴中分相固化，凝固浴为去离子水，凝固浴的温度为25℃，载体的温度为25℃，分相凝固持续时间为30s，分相结束后进行清洗，得到成膜，该成膜即为纤维素除病毒滤膜。

S4、水解，将成膜置于浓度为0.05mol/L、温度为50℃的氢氧化钠水溶液中进行水解，且氢氧化钠水溶液中添加有质量百分比为1％的甘油，水解至醋酸纤维素完全水解成为再生纤维素；随后将水解完成后的膜取出进行水洗，水洗至pH为中性，得到固态膜，该固态膜即为纤维素除病毒滤膜。

S5、交联，进一步将水解后得到的固态膜置于pH为9.5的交联剂水溶液中进行交联，交联剂为环氧氯丙烷，交联剂水溶液中交联剂的浓度为10wt％，交联时间为30min，交联温度为50℃。

需要注意，由于对比例2中预分相时预分相液的水含量较高，滤膜第一外表面附近快速分相并形成尺寸较小的孔隙结构，即对比例2的分离层位于靠近第一外表面的区域。此外，由于铸膜液中未添加成孔剂，因此，凝固浴在膜中渗透的阻力较大；且铸膜液与载体的温度也相同；因此，铸膜液在厚度方向上的分相速度并不相同，越靠近载体一侧(即第二外表面)，铸膜液的分相速度越慢，形成的孔隙结构的尺寸越大，形成大孔径的预过滤层结构，因此，对比例2的预过滤层位于靠近第二外表面的区域。这与实施例1～12以及对比例1中，分离层位于靠近第二外表面的一侧、预过滤层位于靠近第一外表面的一侧不同。

性能检测及数据记录

一：结构表征

用扫描电镜对各实施例所获得滤膜的膜结构进行形貌表征，即可获得所需数据。

二、病毒滤除效果(PP7噬菌体的对数去除率)

取各实施例或对比例中制得的滤膜作为试样进行病毒挑战测试，其中，检测方法参照PDA颁布的指导性文件TR41，测试时，以PP7噬菌体作为截留病毒、物料流为免疫球蛋白IVIG、缓冲体系为PBS，病毒挑战测试时料液加压为30psi。通过检测挑战液和滤液中PP7噬菌体的滴度计算LRV；通过通过检测挑战液和滤液中蛋白质的浓度计算蛋白质收率；通过记录流量和时间计算通量，另外，在进行一次病毒挑战后，滤膜的通量越大，说明滤膜被堵塞的程度越小，也就具有更大的通量。

三、机械性能及泡点

3.1机械性能

以各实施例、对比例中制得的滤膜作为试样，通过万能拉力试验机进行拉伸性能的测试，对滤膜的拉伸强度和断裂伸长率进行检测。

3.2泡点

以各实施例或对比例中制得的滤膜作为试样，以测试液将试样润湿后，以测试气体对该润湿后的试样施加压力，逐渐增加气压，当滤膜中间开始连续出泡时，读取此时的气压值，即为滤膜的泡点。上述测试中，测试液为3M公司的FX3250全氟烃，该测试液的表面张力为0.012N/m；测试气体为氮气。

其中，实施例1～12以及对比例1～2制得的滤膜的各层膜结构的形貌参数记为下表：

上表中，各层厚度的单位为μm，各层SEM测量平均孔径的单位为nm，各层孔隙率的单位为％，SEM测量平均孔径变化梯度的单位为nm/μm，各层纤维直径的单位为nm。

实施例1～12以及对比例1～2中制得的滤膜的第一外表面和第二外表面的形貌参数记为下表：

上表中，孔径的单位均为nm，纤维长度和直径单位均为nm，纤维尺寸变化率的单位为％，节点密度的单位为个/μm²，节点面积的单位为10⁴mm²，节点面积比的单位为％，孔洞面积率的单位为％。

需要注意的是，由于对比例2的第一外表面在较高的水含量的预分相液的作用下，快速分相，在第一外表面及滤膜靠近第一外表面的部分形成了平均孔径较小的孔隙结构，因此，对比例2的第一外表面并未形成明显的纤维、节点等结构，故无相关数据。在进行前述各项测试时，对比例2中制得的滤膜仍以大孔径的预过滤层作为进液侧，而小孔径的分离层仍为出液侧。

实施例1～12以及对比例1～2制得的滤膜的整体病毒滤除效果及机械性能记为下表：

上表中，滤膜厚度的单位为μm，PMI平均孔径的单位为nm，通量的单位为L·h^-1·m^-2，泡点的单位为MPa，孔隙率的单位为％。

此外，由于实施例2～12和对比例1～2中滤膜均为再生纤维素膜，再生纤维素具有良好的亲水性，对蛋白质的吸附率较低，均能够达到不低于98％的蛋白质收率。实施例1中的滤膜的醋酸纤维素膜，其亲水性略差于再生纤维素膜，其蛋白质收率为96.4％。

结论

通过比较实施例1和实施例2的技术方案和各项性能参数，发现对于膜结构较为近似的滤膜而言，以醋酸纤维素作为成膜材料制得的滤膜蛋白质收率较低，而以醋酸纤维水解得到的再生纤维素作为成膜材料知道的滤膜蛋白质收率较高。此外，由于实施例1中的滤膜并未经过水解和交联处理，质地较软的纤维素未经交联改性，即使实施例1和实施例2制得的滤膜在各项形貌参数相差较小的基础上，实施例1制得滤膜的通量相较于实施例2中制得的滤膜的通量有明显下降。这说明，对于纤维素类滤膜而言，滤膜受压前后的孔隙结构很可能发生了较大程度的变化，从而导致受压前形貌参数相近的滤膜在实际使用时有完全不同的性能表现。

实施例2～7通过对制备过程的适当调整，能够在确保滤膜不但具有良好的病毒滤除效果，还具有较高的通量。实际使用时，可根据需要选择具有更高通量的滤膜或选择具有更高LRV的滤膜；且对于如实施例7或实施例8等LRV相对较低但是高于5的滤膜而言，可通过将两层滤膜层叠串联使用，获得LRV＞10的膜过滤器，以适用于具有更高过滤要求的物料。即，本申请中的滤膜并不限定为单层使用，在实际使用时，可根据实际需求，选择单层滤膜进行使用或将双层甚至两层以上的滤膜串联使用，以获得所需的病毒滤除效果。

通过比较实施例2和实施例8的技术方案和各项性能参数，不难发现，相较于实施例2，实施例8在制备滤膜的过程中，水解醋酸纤维素膜时并未添加甘油，使得滤膜水解前后的尺寸有较大的变化，即使实施例8中制得的滤膜的厚度更低且分离的厚度占比与实施例2相近，然而，虽然实施例8中制得的滤膜仍有较为良好的病毒滤除效果，但是实施例8制得的滤膜相较于实施例2中制得的滤膜的通量明显更低。

实施例9在制备滤膜的过程中，通过控制预分相时预分相液中水的含量和预分相时间等条件，在第一外表面生成平均孔径较大的孔洞，一般认为，具有更大孔洞结构的滤膜由于对于料液的阻力更小，应当具有更大的通量；然而，实施例9制得的滤膜虽然孔洞的平均孔径较大，但是其通量较低，这可能是由于滤膜使用时受外压而导致孔隙结构的收缩而导致的。

实施例10和实施例11通过控制膜厚度、预分相时的工艺条件以及分相凝固时的工艺条件，能够制得厚度较大且分离层的厚度占比高达约90％的滤膜，虽然分离层的占比较大，但是分离层的平均孔径较大且平均孔径变化梯度较小，因此其通量仍能保持在60L·h^-1·m^-2以上，且滤膜的PP7噬菌体对数去除率能够达到LRV＞7。因此，滤膜兼具良好的病毒滤除效果和较高的通量以及较高的蛋白质收率。

实施例12通过控制预分相时的工艺条件、铸膜液的配方以及分相凝固时的工艺条件等，能够制得分离层占比相对较低的滤膜，且此时分离层的孔隙率、SEM测量平均孔径都较大，虽然滤膜单层使用时的病毒对数去除率LRV4，但是滤膜的通量较高。在实际使用时，可根据不同物料的特性及过滤要求，将双层滤膜层叠串联使用，以获得大于7的病毒对数去除率(即LRV＞7)。

对比例1通过进一步降低预分相液中水的含量，进一步提高预分相的时间、降低铸膜液中醋酸纤维素的含量等，能够在第一外表面生成孔径显著较大的孔洞，生成直径较小的第一纤维，第一孔洞的SEM测量平均孔径与SEM测量第一纤维的直径之比达较大。虽然该滤膜仍具有较为良好的病毒滤除效果，但是其通量较低。这可能是由于滤膜在受压时发生了较大的形变，从而导致滤膜内部的孔隙结构发生较大程度的坍缩，因此，具有较高孔隙率的滤膜反而具有较低的通量。

对比例2通过提高预分相液中水的含量，并去除铸膜液中的成孔剂等，使凝固浴在膜厚度方向上的渗透阻力增大，因此，制得的滤膜的分离层具有明显较高的SEM测量平均孔径变化梯度，虽然不对称的分离层仍具有良好的病毒滤除效果，但是小孔径区域的存在，导致滤膜的通量较低。

此外，对各实施例的试样均进行了耐压强度测试，其耐压强度均大于30psi，其在30psi压力作用下能够对相料液进行稳定、快速地过滤，同时在完整性测试时，还经受了50psi的压力作用，膜孔依然完好。说明本申请中各实施例的滤膜能够在30psi的较大压力下能够长时间正常工作，大大改善了目前纤维素类滤膜不耐高压的问题。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (18)

1.一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：包括多孔主体，所述多孔主体内具有非定向曲折通路，所述多孔主体的一侧表面为第一外表面，所述多孔主体的另一侧表面为第二外表面，其特征在于：所述多孔主体包括预过滤层以及用于截留病毒的分离层，所述预过滤层的SEM测量平均孔径大于所述分离层的SEM测量平均孔径，所述预过滤层的一侧为第一外表面；

所述第一外表面包括若干第一纤维，相邻第一纤维相互连接并环绕形成第一孔洞，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～4500nm，所述第一纤维的SEM测量平均直径为60～600nm，所述滤膜的孔隙率为15～50％，所述滤膜的PMI平均孔径为15～25nm，所述滤膜的通量不小于35L·h^-1·m^-2@30psi。

2.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：相邻第一纤维的连接部位为节点，每个所述节点上连接的第一纤维的数量为3～8根，所述第一孔洞的SEM测量平均孔径与所述第一纤维的SEM测量平均直径之比为4～15。

3.根据权利要求2所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述节点的密度为2～15个/μm²，所述节点的平均面积为(0.2～2.5)×10⁶nm²，所述节点的面积占比为20～45％，所述第一外表面的孔洞面积率为5～40％。

4.根据权利要求2所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：相邻两个节点之间的第一纤维平均长度为100～1000nm，相邻两个节点之间的第一纤维的长径比为1～5。

5.根据权利要求2所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：每个所述第一孔洞平均由4～15个节点以及节点间的第一纤维环绕形成，相邻两个节点之间的第一纤维的尺寸变化率为5～30％。

6.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述滤膜的泡点为0.8～1.6MPa。

7.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述第二外表面具有第二孔洞，所述第二孔洞的SEM测量平均孔径为25～35nm，所述第一外表面和所述第二外表面的SEM测量平均孔径之比为10～150；所述第二外表面的孔洞面积率为2～15％。

8.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述预过滤层的孔隙率为30～70％，所述预过滤层的SEM测量平均孔径为150～500nm，所述预过滤层的SEM测量平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面逐渐减小，所述预过滤层靠近第一外表面的孔径减小速度大于所述预过滤层靠近第二外表面的孔径减小速度。

9.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述预过滤层包括长条状的支撑纤维，支撑纤维相互连接形成预过滤层的孔隙结构，支撑纤维的SEM测量平均直径为60～350nm，所述预过滤层的SEM测量平均孔径与所述支撑纤维的SEM测量平均直径之比为0.5～6。

10.根据权利要求1所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述分离层的一侧为第二外表面，所述分离层的厚度为10～60μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为40～95％。

11.根据权利要求10所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述分离层的孔隙率为6～30％，所述分离层的SEM测量平均孔径为35～85nm，所述分离层的SEM测量平均孔径从靠近所述第一外表面到靠近所述第二外表面的SEM测量平均孔径变化梯度不大于2nm/μm。

12.根据权利要求10所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述分离层包括长条状的分离纤维，分离纤维相互连接形成分离层的孔隙结构，所述分离纤维的SEM测量平均直径为20～50nm，所述分离层的SEM测量平均孔径与所述分离纤维的SEM测量平均直径之比为1～3。

13.根据权利要求1～12任一项所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为1000～4500nm，所述滤膜的孔隙率为25～50％，所述分离层的厚度为10～30μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为40～70％，所述滤膜的通量为60～180L·h^-1·m^-2@30psi。

14.根据权利要求1～12任一项所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜，其特征在于：所述第一孔洞的SEM测量平均孔径为300～2500nm，所述滤膜的孔隙率为15～45％，所述分离层的厚度为20～60μm，所述分离层与所述多孔主体的厚度之比为60～95％，所述滤膜的通量为35～130L·h^-1·m^-2@30psi。

15.一种权利要求1-14任一项所述的高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

S1、制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；所述铸膜液包括下列重量份物质组成：醋酸纤维素10～30份；第一良溶剂30～60份；成孔剂20～40份；无机盐1～5份；

所述成孔剂为表面张力不大于25dyne/cm的非良溶剂；

S2、预分相，将液膜浸入预分相液内进行预分相，预分相时间为2～10s，得到生膜；其中预分相液包括第二良溶剂和非溶剂，所述非溶剂的体积占比为30～60％；

S3、分相凝固，将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度为20～45℃，所述凝固浴的温度比载体的温度高5～15℃，分相凝固持续时间为20～60s，制得成膜；所述凝固浴为水。

16.根据权利要求15所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，其特征在于：

所述第一良溶剂为丙酮、二氧六环、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的至少一种；

所述第二良溶剂与第一良溶剂互溶；所述第二良溶剂为丙酮、二氧六环、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的至少一种；所述非溶剂为水；

所述无机盐的阳离子为钠、钾、钙、镁中的一种或多种，所述无机盐的阴离子为硫酸根、亚硫酸根或碳酸盐中的一种或多种。

17.根据权利要求15或16所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，其特征在于：将成膜置于氢氧化钠溶液中进行水解，水解后清洗形成固态膜，所述氢氧化钠溶液中添加有0.1～5wt％的甘油。

18.根据权利要求17所述的一种高通量的纤维素除病毒滤膜的制备工艺，其特征在于：将水解后的固态膜放置在碱性环境下和水溶性交联剂进行交联，交联结束后进行清洗得到成品膜；其中交联剂为卤代环氧化物、双卤代烷烃和双卤代醇中的至少一种；交联时间为2～40min，温度为30℃～80℃。

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