CN116116246A - 一种除病毒用的纤维素多孔膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除病毒用的纤维素多孔膜及其制备方法，该多孔膜包含主体，主体的一侧为第一外表面，另一侧为第二外表面；第一外表面的平均孔径大于第二外表面的平均孔径；该多孔膜的孔隙率为15％‑45％；在湿润状态的多孔膜主体中，捕捉直径20nm胶体金的部位为D20，D20位于主体厚度的5％‑100％处的区域内，且D20区域的厚度为15‑60μm；捕捉直径30nm胶体金的部位为D30,D30与D20相重合区域为L1，L1位于D20区域靠近第一外表面的一侧，L1厚度与D20区域厚度之比不低于0.15；该多孔膜一体成型，制备方法绿色；同时其具有较厚的小孔区域，同时在小孔区域内孔径随厚度变化很小，使得多孔膜对粒径为20nm及其以上的细小病毒有较强的截留作用，不存在病毒泄漏风险，同时具有高蛋白收率和较高通量。

Description

一种除病毒用的纤维素多孔膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及膜材料技术领域，更具体的说是涉及一种除病毒用的纤维素多孔膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是当代高效分离的新技术，与传统的蒸馏、精馏等技术相比，它具有分离效率高，能耗低，占地面积小等优点，膜分离技术的核心就是分离膜。其中聚合物多孔膜是一类以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的分离膜；其中根据高分子聚合物种类的不同，聚合物多孔膜可以细分为纤维素类聚合物多孔膜，聚酰胺类聚合物多孔膜，砜类聚合物多孔膜，聚四氟乙烯类聚合物多孔膜等；此外，也可以根据膜的孔径大小可以分为微多孔膜、超多孔膜、纳多孔膜及反渗透膜。

近年，除了源自人血液的血浆分馏制剂之外，对于生物药物而言，也需要提高病毒安全性的对策；因此药物制造厂商，对在制造工序中导入去除/灭活病毒工序进行了研究；其中利用去除病毒的膜进行过滤的去除病毒方法是不会使得有用的蛋白质变性同时又能够降低病毒的有效方法。

例如中国专利CN1759924B(EMD密理博公司申请)公开了一种多层复合超多孔膜(附图14和15，该复合超多孔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多孔膜；这样复合形成的膜结构对细小病毒就有较强的截留作用，满足了实际应用的需求；但也存在以下问题，首先由于该多孔膜是一种复合膜，那么就容易存在打褶期间分层/层分离的风险；此外制备该复合膜用的成膜材料主要为聚醚砜，聚醚砜的砜基两边是苯环，使得其亲水性较差，最终导致成膜对蛋白质具有一定的吸附作用，从而使得蛋白质收率一般，降低了经济效益。

与此同时美国专利US20200238221A1(赛多利斯公司申请)也公开了一种多孔单层聚合物膜，该聚合物膜的至少一个主要表面具有至少40％的表面孔隙率,并且聚合物膜的总孔隙率为至少40％表面孔隙率的0.8倍至1.4倍；且该聚合物膜具有1.5至10的不对称因子；该聚合物薄膜是一种单层多孔膜，具有不错的通量，和较长的使用寿命，主要应用于过滤病毒，蛋白质或大分子；但该聚合物膜的平均孔径较大，只能截留粒径为几百纳米的大颗粒物质，无法截留粒径为20nm左右的细小病毒(目前典型的细小病毒是鼠细小病毒，其粒径为20nm左右)。

为了进一步提高蛋白质收率，中国专利CN201580007740.0(旭化成公司申请)也公开了一种去除病毒的膜，其包含纤维素，用于由含有蛋白质的溶液去除病毒，该去除病毒的膜具有：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，该膜的平均孔径为13nm-21nm，从而容易高效截留病毒，与此同时该膜由纤维素材料制成，具有很强的亲水性，使得蛋白质收率有明显提高；但该多孔膜也存在在一定的缺点；首先该去病毒膜是通过铜氨法制备而成，即将成膜物质加入到铜氨溶液进行各种处理，该制备方法不仅污染环境，同时危险性极高，容易对研发人员的生命安全造成极大的危害；其次该除病毒膜为了保证截留效率，使得该膜分离层的孔洞孔径非常小(甚至可以认为过小)，其对15nm胶体金都有不错的截留率(捕捉直径15nm的胶体金的部位是自所述第一侧处于所述膜厚的60％以上且90％以下)，这容易导致膜对蛋白质的截留量大大增加(特别是大尺寸蛋白流体中的蛋白截留率过高)，从而使得蛋白质收率依然无法满足实际应用需求(蛋白质是十分昂贵的，希望尽可能提高蛋白质收率)；综上所述，上述问题的存在也一定程度上限制了除病毒膜的发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种除病毒用的纤维素多孔膜及其制备方法，该纤维素多孔膜一体成型，不需要复合，制备工艺相对简单，绿色环保；同时制得的纤维素多孔膜对病毒有较强的截留作用，同时能够得到较高的蛋白质收率，满足了实际应用的需求；

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种除病毒用的纤维素多孔膜，包含主体，所述主体内具有非定向曲折通路，所述主体的一侧表面为第一外表面，所述主体的另一侧表面为第二外表面；所述第一外表面的平均孔径大于所述第二外表面的平均孔径；所述多孔膜的孔隙率为15％-45％；

在湿润状态的多孔膜主体中，捕捉直径20nm胶体金的部位为D20，所述D20位于所述主体厚度的5％-100％处的区域内，且D20区域的厚度为15-60μm；

捕捉直径30nm胶体金的部位为D30,所述D30与所述D20相重合区域为L1，所述L1位于所述D20区域靠近第一外表面的一侧，所述L1的厚度与D20区域厚度之比不低于0.15。

本发明多孔膜是由纤维素类材料(如醋酸纤维素、再生纤维素等)制成，相较于PES(聚醚砜)等其他有机聚合物成膜材料，由纤维素类材料制成的多孔膜具有很强的亲水性，生物相容性好且无毒，对各种蛋白质的吸附量较低(一般认为纤维素类多孔膜是有机膜中最不容易吸附蛋白质的膜材料)，因此特别适合作为除病毒膜使用；

在本发明所提供的纤维素多孔膜的膜主体结构中，可以清楚看到多孔膜的两个外表面上的孔洞孔径大小是不同的，存在一定的差距；其中一个外表面上的孔洞孔径较大，而另外一个外表面上的孔洞孔径较小；其中孔洞孔径较大的一个外表面在本发明中被称为第一外表面(是大孔面也是进液面)，而孔洞孔径较小的外表面在本发明中被称为第二外表面(是小孔面也是出液面)；主体内具有非定向曲折通路，该非定向曲折通路是指无规取向的沟槽结构和/或离散分布的孔洞结构，且各非定向曲折通路相互贯通，并且形成膜多孔结构的纤维是连续的，可以理解的是，“连续”是指基本上所有的纤维呈整体地相互连接，如一体形成，而无需使用另外的粘合剂等使其相互连接，除非通过外力撕裂，否则网络状的纤维之间不能够相互分离；与此同时，连续的网络状纤维与第一外表面和第二外表面之间也是相互连接的，这样的膜结构，保证了多孔膜的过滤精度，有利于提高该多孔膜对细小病毒的截留作用；

当膜的孔隙率过高时，会导致膜的拉伸强度过低，其机械性能较差，工业实用价值较低，无法满足市场需求；而当膜的孔隙率过低时，一方面会影响膜的流速，导致膜的过滤速度较慢，过滤时间较长，时间成本较大；另一方面导致膜的纳污量过低，使用寿命过短，在较短的时间内就需要更换膜，经济成本大大提高；因此多孔膜需要有一个合适的孔隙率，该孔隙率与多孔膜材料息息相关；本发明的多孔膜是由纤维素类材料制成，在此基础上该多孔膜的孔隙率为15％-45％(优选20-40％)，这样的孔隙率与膜材质共同作用下，使得该膜不仅具有不错的拉伸强度，而且具有较快的过滤速度，流速大，还具有较高的纳污量，能够截留较多的杂质颗粒，使用寿命长，经济成本较低；

众所周知，目前典型的细小病毒为鼠细小病毒，其粒径约为20nm；本发明通过用20nm胶体金在多孔膜中被截留的位置及截留情况就可以反映多孔膜对各种细小病毒的截留情况；当多孔膜将一定粒径的胶体金进行截留后，胶体金在多孔膜的分布结果测定可以根据中国专利CN105980038B-去除病毒的膜中的测试方法进行测试：由过滤胶体金溶液之后的除病毒的多孔膜切出切片，对于切片的截面中被胶体金染色的部分的多个位点的亮度分布，用光学显微镜进行测定；胶体金由于吸收光，因此亮度的位移取决于胶体金的捕捉量。需要说明的是，根据需要可以由亮度分布去除本底噪声。然后制成横轴具有膜厚、纵轴具有亮度的位移的图；从而得到一定粒径的胶体在膜厚度方向上被截留的区域；(本发明中第一外表面为膜厚的0％处，第二外表面即为膜厚的100％处)；此外也可以通过EDS对膜截面进行金元素测定，从而了解相应粒径胶体金在膜截面的分布情况；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得胶体金在膜截面的分布情况，上述测量手段仅供参考。

经过测试后发现，截留直径20nm胶体金的部位D20是自所述第一外表面处于主体厚度的5％-100％处的区域内(即D20可以为主体厚度的40％-100％,也可以为主体厚度的20％-100％)，且D20区域的厚度为15-60μm；通过多孔膜对20nm胶体金的截留情况可知，一方面D20区域的厚度相对较厚，通过这样的厚度与曲折通路共同作用下，就能够保证多孔膜对各种细小病毒(粒径为20nm及其以上)具有高效的截留率，病毒也不存在泄漏的风险；另一方面，相较于专利CN201580007740.0(旭化成公司申请)，本发明的小孔区域(截留病毒区域)的膜孔相对较大，20nm胶体金被截留位置已经到第二外表面及其附近位置，无法进一步截留15nm的胶体金，这样就能使得多孔膜无法对蛋白质进行截留，特别是一些大尺寸的蛋白质，同时进一步降低对蛋白质的吸附(因为膜孔越小，其吸附能力越强)，这样就能大大提高蛋白质收率(而除病毒液中蛋白质是非常昂贵的，人们希望尽可能提高蛋白质收率)，而原本会截留蛋白质的空间位置也可以用来截留病毒，多孔膜的载量会进一步提高，使用寿命更长；此外还可以进一步提高膜的耐压性能，操作压力可以更大，目前旭化成膜的操作压力最高压力不超过15psi；而本发明在实际进行过滤操作时，操作压力能够达到30psi,操作压力大了通量就大了，操作时间也会下降；而完整性测试时，操作压力可以达到50psi，耐压强度的增大，也使得膜加工工艺更加简便，膜也不容易损坏。

为了更好的了解膜小孔区域的结构，除了用20nm胶体金进行截留实验外，还用了30nm等粒径的胶体金进行截留测试，通过观察不同粒径胶体在多孔膜中被截留的位置，从而更好得了解膜结构；众所周知，不同粒径的胶体金在多孔膜中被截留的位置是不同的，粒径相差越大的胶体金的截留位置越不同(如100nm胶体金被截留的位置D100和20nm胶体金被截留的位置D20几乎没有重合区域，而D20与D30则存在在一定厚度的重合区域，该重合区域在本发明中被称为L1)，经过研究发现，该重合区域L1与D20的比值越大，那么就可以说明多孔膜中小孔区域(靠近第二外表面一侧区域，用于截留各种细小病毒的区域)的孔洞孔径随厚度变化越小；而L1与D20的比值越小，那么就可以说明多孔膜中小孔区域(靠近第二外表面一侧区域)的孔洞孔径随厚度变化越大，即膜孔洞孔径随厚度变化十分明显，即使是D20和D30两者相重合区域L1的厚度也很小，甚至不重合；

本发明中L1厚度占D20区域厚度之比不低于0.15，其比值相对较高，这说明了多孔膜中小孔区域(靠近第二外表面一侧区域)的孔洞孔径随厚度变化较小甚至可以认为几乎不随厚度发生变化；这与D20所被截留的位置共同作用下，从而说明了多孔膜对病毒的高效截留，即使是粒径为20nm的鼠细小病毒也能高效截留，完全不存在病毒泄漏风险，且使用寿命长；同时小孔区域的孔径基本都较大，几乎不会对蛋白质进行截留，确保多孔膜具有较高收率；同时还具有较高的载量和耐压强度。

本发明多孔膜为单层不对称膜结构，即该多孔膜是一体成型，没有经过“复合”等工艺；整个膜均是由一种纤维素类材料制得，各处的材质是均一的，在材质上不存在变化；在膜的主体的结构中仅仅是膜结构的变化；与此相反的是复合膜，复合膜存在有多层结构，在从一层过渡到另一层的过程中,孔径会突然变化；因此该多孔膜不容易出现分层等现象；

需要注意的是，在沿膜厚度方向的一些区域位置上，虽然也存在一定量的胶体金，但其很低，因此该区域不被认为是截留胶体金的区域，该区域仅仅是残留着一些胶体金(而不是截留)；因此在除病毒的膜中，优选由在膜厚方向上连续地形成捕捉直径20nm的胶体金的部位，即为真正截留相应粒径胶体金的区域。

在此，在膜厚方向，测定由除病毒多孔膜的第一外表面直至胶体金捕捉部位的最接近于第一外表面的部分为止的第一距离a；

另外，在膜厚方向，测定由除病毒多孔膜的第一外表面直至胶体金捕捉部位的最接近于第二多孔表面的部分为止的第二距离b；接着，在多个位点分别计算第一距离a除以除病毒的膜的膜厚c并且以百分率表示的值A(＝a/c的百分率表示)，将多个部位中的值A的平均值作为第一到达度算出；

此外，在多个位点分别算出第二距离b除以除病毒的膜的膜厚c并且以百分率表示的值B(＝b/c的百分率表示)，将多个位点中的值B的平均值作为第二到达度算出；截留直径20nm胶体金的部位即为A20-B20(即本发明中所述的D20区域，那么D20区域厚度＝(B20-A20)*膜厚度c)；截留直径30nm胶体金的部位即为A30-B30(即本发明中所述的D30区域)。

作为本发明的进一步改进，所述D30位于所述主体厚度的5％-90％处的区域内；所述L1的厚度为5-50μm，且所述L1位于主体厚度的5％-90％处的区域内；所述L1的厚度与D20区域厚度之比不低于0.3。

通过30nm胶体金进行截留实验，发现了D30为主体厚度的5％-90％的区域内(即D30可以为主体厚度的5％-70％的区域，也可以为主体厚度的20-90％的区域)，通过了解D30在多孔膜内的位置，进一步说明了该多孔膜对各种细小病毒具有高截留率，且去除病毒区域主要为靠近第二外表面的区域，该区域内的孔洞孔径相对较小；同时与D20在膜内位置的共同作用下，确保对20nm病毒也有高效截留作用，同时还具有不错的通量和较长使用寿命，膜孔不容易过早堵塞(即通量衰减过快)；

进一步可知，D20与D30相重合区域L1的厚度为5-50μm，其厚度较厚，进一步说明在多孔膜的主体截面处，靠近第二外表面的小孔区域内能够对各种直径的病毒进行充分完全的捕捉，不存在任何泄露的风险；且L1是自所述第一外表面处于主体厚度的5％-90％的区域内(即L1可以为主体厚度的70％-90％的区域内，也可以为主体厚度的40-80％的区域内)，进一步说明了在膜主体的结构中，在靠近以及包括第二外表面的区域为小孔区域，该区域具有合适的厚度，确保多孔膜对病毒的高效捕捉，而在靠近以及包括第一外表面的大孔区域，进行预过滤的作用，截留流体中的大颗粒杂质，使得多孔膜具有较大的纳污量和较快的流速，同时对小孔区域起到一个保护作用，保证膜整体具有较高的机械强度，膜整体具有不错的耐压强度。

作为本发明的进一步改进，所述D20位于所述主体厚度的15％-100％处的区域内，且D20区域的厚度为20-50μm；所述L1的厚度与D20区域厚度之比为0.4-0.9。

通过研究发现，当20nm胶体金在膜内被截留的位置更加合理，且具有合适的厚度时，更容易使得膜具有高截留效率和高通量；与此同时，重合区域L1较大且与D20之比较大时，能够进一步提高蛋白质收率，同时提高滤膜的耐压强度；同时由于D20厚度较厚，不会因为一点缺陷而使膜截留效率产生较大影响，能够长时间提高高截留效率(当截留区域很小时，一个很小的缺陷，都会成百上千倍的放大，导致在实际使用过程中，病毒存在泄漏风险)。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径20nm胶体金的捕捉峰值是自所述第一外表面起处于主体厚度的75-92％处的区域内，且该峰值部位与所述第二外表面之间的距离为3-12μm。

经过测试可知，截留20nm胶体金的区域主要位于靠近第二多孔表面的一侧，而其中捕捉峰值即为截留相应粒径胶体金最多的地方，如果捕捉峰值过于靠近第二外表面(甚至为第二外表面)，那么就容易存在病毒泄露的危险，即该多孔膜对各种病毒的LRV过低，无法满足实际需要；而如果捕捉峰值过于远离第二外表面，则说明了20nm胶体金在膜内过早被截留，膜内还有很多区域未被使用，膜整体的孔洞孔径偏小，那么就会大大影响多孔膜的通量，导致该多孔膜的通量和载量过低；而本发明中截留直径20nm胶体金的捕捉峰值是自所述第一外表面处于主体厚度的75％-92％处的区域内，且该峰值部位与第二外表面之间的距离为3-12μm，这样的结构既保证了该多孔膜能够高效各种细小截留病毒，又保证了该多孔膜具有较高的通量和载量。

由过滤20nm胶体金溶液之后的除病毒的多孔膜切出切片后，用光学显微镜进行测定,发现其亮度最暗的地方为捕捉峰值；或者用EDS能谱仪进行测试后，其波峰所在的位置即为捕捉峰值。

作为本发明的进一步改进，以所述多孔膜捕捉20nm的胶体金，并对捕捉有20nm胶体金的所述除多孔膜进行顶洗，顶洗后所述除病毒膜的截面中，捕捉20nm胶体金的峰值部位与所述第二外表面的距离为1-8μm，该距离与D20厚度之比为3％-20％。

为了获得更高的蛋白质收率，不论是在实验室的验证阶段，还是在生物医药企业的实际生产过程中，以膜过滤器(或多孔膜)对料液进行病毒滤除操作后，一般还需要进行顶洗操作(顶洗时操作压力常为30psi)；这是由于，在病毒滤除操作过程中，多孔膜中也仍然会截留部分蛋白质，而蛋白质的价格非常昂贵，为了进一步提高蛋白质收率，需要通过顶洗操作将蛋白质从多孔膜中洗出；顶洗的操作以实验室的验证阶段为例(实际生产的操作流程虽有差异，但是机理相同，可通过实验室验证阶段进行表征)，一般是在连续过滤的过程中，当膜过滤器(或多孔膜)的流量衰减至75％或料液仅有少量剩余时，撤去外压并暂停一段时间(如5min到15min)，使蛋白质从孔隙结构中释放；随后加入如缓冲液等液体，将释放的蛋白质从多孔膜中洗脱，从而提高蛋白质的收率。

然而，顶洗操作虽然的确能够提高蛋白质的收率，但是在撤去外压的过程中，具有更强运动能力的病毒更易于从孔隙结构中释放，并且运动到多孔膜的出液面，在顶洗操作时，这部分释放出并且运动到下端的病毒极易被洗脱，因此，顶洗液中的病毒浓度往往远高于截留过滤时滤液中的病毒浓度；也因此，顶洗时得到的顶洗液一般需要另行处置；但如果顶洗液中的病毒浓度过高(LRV＜4)，需要进行各种纯化处理，工艺繁琐，耗时耗力，此外甚至认为多孔膜的完整性存在问题；

经过测试，顶洗后所述除病毒膜的截面中，捕捉20nm胶体金的峰值部位与所述第二外表面的距离为1-8μm，这样的距离确保了顶洗液中的病毒浓度很低，LRV值也在4以上，同时也具有较高的通量，顶洗时间较短；且峰值部分与第二外表面的距离与D20厚度之比为3％-20％，进一步说明了顶洗之后，多孔膜依然能够对病毒进行充分完全得截留，同时又不会过早的截留，确保多孔膜的通量和载量。

作为本发明的进一步改进，顶洗前后，捕捉20nm胶体金的峰值部位在多孔膜内的变化位移量为0.5-4μm；且该变化位移量占D20区域的2-12％。

顶洗前后20nm胶体金的峰值捕捉部位在除病毒膜厚度方向上的位置可能会发生下移(根据料液流动方向，除病毒膜的第一外表面认为是上端，除病毒膜的第二外表面认为是下端，下移是指向靠近第二外表面方向移动)；一般认为，顶洗前后20nm胶体金的峰值捕捉部位向下端移动的距离(变化位移量)越小越好，从而使顶洗LRV下降较少，顶洗液的处理成本自然也会下降；

然而，本申请的发明人们发现，变化位移量并非越小越好，虽然变化位移量越小，往往意味着相较于初始LRV，顶洗LRV的值越高，但是变化位移量越小，往往意味着在靠近第二外表面附近的小孔区域的孔径过小或者小孔区域的平均孔径沿膜的厚度方向以较快的速度变化(其他可以影响20nm胶体金向下端移动的条件都可能会产生这样的结果)，不论是哪一种原因，其能够阻挡20nm胶体金向下端移动，往往也会影响料液以及蛋白质向下端移动，从而影响通量或蛋白质的收率。因此，变化位移量之差并非是越小越好；经过研究，当变化位移量为0.5-4μm，且该变化位移量占D20区域的2-12％，不但能够确保蛋白质收率以及顶洗LRV较高，还能确保除病毒膜具有较高的通量。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径40nm胶体金的部位为D40，所述D40位于主体厚度的5％-80％处的区域内；所述D40与所述D30相重合区域为L2；所述L1厚度与所述L2厚度之比为1.2-2.5:1；捕捉直径20-40nm胶体金的主体区域的厚度与捕捉直径20-30nm胶体金的主体区域的厚度之比为1.1-1.8。

经过研究，目前认为细小病毒一般为粒径为20-40nm的各种病毒；即除病毒膜主要除去的就是粒径为20-40nm的各种病毒；因此还进行了40nm胶体金截留测试，经过测试发现D40是自所述第一外表面处于主体厚度的5％-80％处的区域内；(即D40可以位于主体厚度的5-60％处，也可以位于主体厚度的20％-80％处)，但D40所截留的位置不可能很靠近甚至到达第二外表面(即到达100％)，因为这样该多孔膜无法高效捕捉20nm的鼠细小病毒；

通过观测不同粒径胶体金在膜内被截留位置的重合区域就可以更好得了解膜孔结构(膜孔径大小随厚度的变化)；我们将D40与D30重合区域设置为L2，虽然都是粒径相差10nm,但L2的厚度会小于L1的厚度，这样的结构设置确保了对粒径更小的病毒进行更加充分的截留，确保能够高效截留20nm的病毒；进一步得，发现L1厚度与L2厚度之比为1.2-2.5:1，即L2的厚度也不能过小，这样能够确保粒径为30-40nm的病毒能够在膜合理的位置被截留，既不会过早被截留，导致膜通量过低；又不会过迟被截留(20-40nm的病毒基本截留在膜的同一位置，几乎没有区分)，从而导致多孔膜在对病毒截留过滤中通量快速降低，载量过低，使用寿命过短；

捕捉直径20nm胶体金的部位即为A20-B20；捕捉直径30nm胶体金的部位即为A30-B30；捕捉直径40nm胶体金的部位即为A40-B40；那么捕捉直径20-30nm胶体金的部位是自所述第一外表面处于主体厚度的A30-B20,该部位厚度为(B20-A30)*c，注如果两个膜片的厚度不同时，c为两个膜片厚度的平均值；那么捕捉直径20-40nm胶体金的部位是自所述第一外表面处于主体厚度的A40-B20,该部位厚度为(B20-A40)*c；

经过测试，发现了本发明中捕捉直径20-40nm胶体金的主体区域的厚度与捕捉直径20-30nm胶体金的主体区域的厚度之比为1.1-1.8；因此进一步发现了在膜的小孔区域中，截留20-30nm胶体金的部分会相对较厚，该部位的厚度大小会大大影响了病毒截留效率，以及膜整体的通量；该部位厚度过小，则膜整体对各种细小病毒的截留效率过低无法满足实际应用的需求；而该部位厚度过大，那么就会大大降低膜的通量，导致膜的过滤速度较低，单位时间的经济效益降低；还会一定程度降低蛋白质收率；在获得高病毒截留效率的同时尽可能提高蛋白质收率和膜通量。

作为本发明的进一步改进，所述第一外表面上包括有若干个条状的连续的第一纤维，相邻的连续的第一纤维之间环绕形成圆孔状的孔洞；所述第一纤维的平均直径为60-600nm；所述第一外表面上的孔洞面积率为5-35％。

在本发明所提供的多孔膜的膜体结构中，可以清楚的看到在膜的第一外表面(大孔面)上存在着若干个第一纤维，第一纤维为长条状结构，第一外表面上的孔洞就是由第一纤维环绕而成；第一纤维的平均直径为60-600m，这样粗细的第一纤维保证了孔洞的稳定性，在高压30psi乃至50psi下孔洞不容易坍塌，确保多孔膜能够长时间对流体进行过滤；同时对流体进行一定的预过滤作用，截留大颗粒杂质；同时保证了保证了膜的机械强度，满足实际应用的需求，适宜进行各种加工处理；

此外在膜的第一外表面上存在着一定数量的孔洞，众所周知膜孔洞数量以及孔洞的形状等因素都会对膜的过滤精度(截留效率)，膜通量等性质产生较大的影响；本发明中第一外表面上的孔洞为圆孔状结构，部分孔洞为圆形，部分孔洞为椭圆形，这样形状的孔洞便于进行流体过滤；此外第一外表面上的孔洞面积率的大小与第一纤维粗细息息相关；在第一纤维直径基本不变时，孔洞面积率过大，会导致膜孔的变形甚至坍塌，无法长时间进行高效截留；孔洞面积率过低，会导致膜通量过低；本发明第一孔洞在第一外表面上的孔洞面积率为5-35％(第一孔洞面积之和与膜面积之比)，这样的孔洞面积率与合适的第一纤维粗细共同作用下，有利于多孔膜具有较大的流速，便于流体快速通过多孔膜，缩短过滤时间，还具有较大的拉伸强度和耐压强度，满足实际应用的需求。

第一纤维的平均直径的测试方法可以为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，并进行相应计算；选取一定的面积，例如1μm²(1μm乘以1μm)或者25μm²(5μm乘以5μm)，具体面积大小视实际情况而定，再用相应计算机软件或者手工测出该面积上第一纤维的直径，然后求平均值，用该面积内的第一纤维平均直径来表示第一外表面上第一纤维的平均直径，孔洞面积率则通过该面积内所有孔洞的面积之和，再除以相应面积获得；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数，上述测量手段仅供参考；

注：纤维素膜一般在湿润条件下使用，其干燥后膜孔容易收缩，厚度也容易发生变化；因此本发明中的相关参数均是在膜湿润状态下测得，或者先将膜片冻干后在SEM下进行拍摄获得相应参数。

作为本发明的进一步改进，所述多孔主体的厚度为25-70μm，所述第一外表面的平均孔径为150-800nm，所述第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为6-30；第一外表面的平均孔径与第一纤维平均直径之比为2-8。

本发明制得的多孔膜中，其中有一部分膜的厚度较薄，其厚度为25-70μm，相对较小，同时通过在第一外表面平均孔径为150-800nm的协同作用下，有利于多孔膜获得较高的通量；与此同时，在这样的膜厚度、第一外表面平均孔径和第一外表面孔洞面积率的共同作用下，从而使得多孔膜对于大颗粒物质起到良好的预过滤作用，降低大颗粒物质对膜小孔区域的影响，使小孔区域能够更好的起到截留病毒的作用；并且通过膜较薄的整体厚度和较厚的小孔区域共同作用下，使得多孔膜在具有较高通量的基础上，保证多孔膜具有较高的初始LRV和顶洗LRV；

此外第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为6-30，从而说明膜整体的孔洞孔径变化不会过大，更有利于保证膜机械强度；同时通过将第一外表面的平均孔径与第一纤维平均直径之比为2-8，即第一纤维相对较粗，从而能够保证第一孔洞的稳定性，不容易收缩或者坍塌，即使在高压(30psi，甚至是50psi)下,多孔膜的通量依然保持稳定，能够长时间快速高效截留病毒；

膜的厚度可以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测得；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段(如先冷冻干燥，再用测量工具测量)获得上述参数，上述测量手段仅供参考；

膜表面平均孔径的测量方式可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后,选取一定的面积，例如1μm²(1μm乘以1μm)或者25μm²(5μm乘以5μm)，具体面积大小视实际情况而定，再用相应计算机软件或者手工测出该面积上所有孔洞的孔径，然后进行计算，获得该表面的平均孔径；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数，上述测量手段仅供参考。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为3-25μm，且是自所述第一外表面处于主体厚度的0-40％的区域内；

在捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域内，靠近第一外表面的孔径变化速度大于靠近第二外表面的孔径变化速度。

在除病毒领域中，常将粒径大于40nm的物质作为大颗粒杂质，一般情况下膜的大孔区域(靠近第一外表面附近区域)会将这些大颗粒杂质除去；经过研究发现，在这些厚度较小的多孔膜，其大孔区域会相对较薄(大孔区域厚度占膜整体厚度也较小)，本发明中捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为3-25μm，且是自所述第一外表面处于主体厚度的0-40％的区域内，既能够有效除去各种大颗粒杂质，同时又能使小孔区域较厚，占比较高，从而提高除病毒膜对于病毒的滤除能力，从而使小厚度的除病毒膜在具有高通量和高蛋白质收率的基础上，仍具有较高的初始LRV和顶洗LRV；

此外，我们还发现在捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域内，靠近第一外表面的孔径变化梯度大于靠近第二外表面的孔径变化梯度，这样的膜结构有利于提高膜整体孔隙率，虽然小孔区域较厚，但在膜整体厚度较薄和这样的孔径随厚度变化的共同作用下，膜整体依然具有高通量；

本发明中用相应胶体金捕捉区域的平均值来代表该胶体金捕捉的整个区域；即用C40来代表膜主体结构中40nm胶体金被捕捉的整个区域，而C40＝(A40+B40)/2；捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域为0％-C40，厚度为C40*c。

作为本发明的进一步改进，所述多孔膜的厚度为60-120μm，所述第一外表面的平均孔径为400-2000nm，所述第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为20-100。

本发明制得的多孔膜中，还有一部分膜的厚度较大，其厚度为60-120μm；而由于其厚度较大，那么就容易导致膜通量变得较低；为了确保该多孔膜依然具有较高的通量，那么本发明中第一外表面的平均孔径相对较大，其平均孔径为400-2000nm，即大孔面(进液面)上的孔洞孔径相对较大，这样就有利于提高多孔膜的通量；

与此同时，在这样的膜厚度、第一外表面平均孔径和第一外表面孔洞面积率的共同作用下，从而使得多孔膜对于大颗粒物质起到优异的预过滤作用，使得多孔膜的纳污量大大提高，特别适合过滤含有较多大颗粒杂质的流体；此外第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为20-100，从而说明膜整体的孔洞孔径存在一定的变化，即虽然大孔区域(靠近第一外表面附近区域)的孔径较大，但小孔区域的孔洞孔径依然较小，保证多孔膜具有较高的初始LRV和顶洗LRV；此外通过膜较厚的整体厚度、合适的小孔区域厚度和合适的大孔区域厚度的共同作用下，使得多孔膜具有高通量和高机械强度。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为35-100μm，且位于自所述第一外表面起处于主体厚度的0％-75％区域内。

经过研究发现，在这些厚度较大的多孔膜，其大孔区域会相对较厚(大孔区域厚度占膜整体厚度也较大)，本发明中捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为35-100μm，且是自所述第一外表面处于主体厚度的0-75％的区域内，这样的孔洞结构使得多孔膜具有较高的孔隙率，虽然膜厚度较大，但膜通量较大，过滤速度快；同时多孔膜还具有较大的纳污量，实用寿命长，通量衰减较慢；同时虽然大孔区域较厚，但由于孔径较大且多孔膜为纤维素膜(亲水性强)，在大孔区域几乎不吸附蛋白质，使得蛋白质收率依然较高；而中国专利CN201580007740.0(旭化成公司申请)中该膜大孔区域(膜截面中平均孔径大于40nm的区域被称为预过滤层)的厚度就很小，这就容易导致病毒膜的纳污量较小；大颗粒杂质很容易将膜内部流道堵塞，继而使得病毒膜的使用寿命过短，载量过低。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度大0.5-4μm；

捕捉直径40-60nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度大1-7μm；

捕捉直径20-40nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度大2-12μm。

通过研发发现，粒径越大的胶体金越在更靠近第一外表面的区域被截留，并且其截留区域的厚度也相对较小；且存在合适的厚度差，这样的情况说明了本发明中在大孔区域内，膜孔径是相对减速变化，即在大孔区域中越靠近第二外表面，膜孔径随厚度的变化越小；这样的膜结构有利于使得多孔膜整体具有较大的通量，过滤速度快；同时多孔膜还具有较大的纳污量，实用寿命长，通量衰减较慢；以及膜整体具有较高的机械性能(拉伸强度和弹性模量均较高)，大孔区域对小孔区域起到足够的支撑作用；此外小孔区域具有较高的厚度(虽然与膜整体厚度之比不大)，保证了对各种细小病毒的充分捕捉，不存在泄漏的风险。

作为本发明的进一步改进，捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度为2-16μm；捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度为3-20μm；

捕捉直径40-60nm胶体金的主体区域的厚度为4.5-23μm。

在这些厚度较大的多孔膜中，我们发现了其大孔区域的厚度也会较厚，为了更好的了解膜结构，特别是大孔区域中膜孔径随厚度的变化情况，我们通过对不同粒径胶体金进行了截留实验(40nm,60nm，80nm,100nm等等)；经过实验后，我们发现了截留相应粒径大小胶体金的膜区域均具有合适的厚度，这样的厚度一方面保证能够对流体中相应粒径的杂质起到充分的截留作用，在膜内合适的位置就被截留，既不会过早被截留，导致膜通量过小，也不会过迟被截留，影响后续小孔区域对流体中细小病毒的高效截留，确保膜具有较长的使用寿命，其初始LRV和顶洗后LRV均较高。

捕捉直径100nm胶体金的部位为A100-B100；捕捉直径80nm胶体金的部位为A80-B80；捕捉直径60nm胶体金的部位为A60-B60；捕捉直径40nm胶体金的部位为A40-B40；那么捕捉粒径为80-100nm胶体金的部门是自所述第一外表面处于主体厚度的A100-B80,该部位厚度为(B80-A100)*c；

那么捕捉粒径为60-80nm胶体金的部门是自所述第一外表面处于主体厚度的A80-B60,该部位厚度为(B60-A80)*c；那么捕捉粒径为40-60nm胶体金的部门是自所述第一外表面处于主体厚度的A60-B40,该部位厚度为(B40-A60)*c。作为本发明的进一步改进，当被捕捉胶体金直径为20-40nm时，所述主体沿厚度方向的捕捉梯度K1＝0.5-3.5nm/μm；当被捕捉胶体金直径为40-100nm时，所述主体沿厚度方向的捕捉梯度K2＝1-6nm/μm；

捕捉梯度＝捕捉胶体金直径变化值/捕捉相应直径胶体金的主体区域厚度。

当被捕捉胶体金的直径为20-40nm时，捕捉直径40nm胶体金的部位为A40-B40；捕捉直径20nm胶体金的部位为A20-B20；在求平均捕捉胶体金直径变化梯度时，本发明中用相应胶体金捕捉区域的平均值来代表该胶体金捕捉的整个区域；即用C40来代表膜主体结构中40nm胶体金被捕捉的整个区域，而C40＝(A40+B40)/2；用C20来代表膜主体结构中20nm胶体金被捕捉的整个区域，而C20＝(A20+B20)/2；那么此时胶体金直径变化值即为40nm-20nm＝20nm；捕捉相应胶体金直径的主体厚度：C20-40＝(C20-C40)*c；当被捕捉胶体金直径为20-40nm时，主体沿厚度方向的平均捕捉胶体金直径变化梯度K1＝20nm/C20-40μm；

本发明中多孔膜的主体结构主要分为两个区域，其中孔洞孔径相对较大的区域主要起到预过滤作用，孔洞孔径相对较小的区域主要起到截留细小病毒的作用；本发明的多孔膜是一体成型的，且多孔膜的孔径大小是随着膜整体厚度逐渐的变化(某一区域内，孔径可能基本不随膜厚度发生变化)，不会发生突变；其中K2表述在较厚多孔膜的大孔区区域了，膜孔径随厚度变化较快，但不能过快，因为过快，会使得多孔膜出现过大的孔洞，继而会导致膜整体的机械强度过低，不耐压，在压力作用下很容易损坏)；而大孔区域中如果膜孔径随厚度变化过慢，那么就容易导致截留效率过低或通量过低，无法满足实际应用的需求；而小孔区域的孔径随厚度变化很小甚至是不变化，且而第二外表面(小孔面)致密，能够对各种细小病毒(特别是粒径约为20nm的鼠细小病毒)高效截留，细小病毒不容易出现泄漏，其顶洗后的LRV大于4，在获得高蛋白质收率的同时还具有高截留效率。

作为本发明的进一步改进，所述K2：K1＝1.1-2.5。

其中K1为小孔区域膜孔径随厚度变化的情况，K2为大孔区域膜孔径随厚度变化的情况；通过研究发现，在较厚的多孔膜，K2与K1需要存在合适的比值，其比值为1.1-2.5；这样的比值一方面能够使得膜整体具有合适平均孔径，对各种细小病毒(特别是粒径约为20nm的鼠细小病毒)具有高截留效率，其初始LRV和顶洗后LRV均较高，病毒不存在泄漏的风险；同时膜整体具有较高的通量，过滤速度快，同时还具有较高的力学性能和不错的弹性，且纳污量大。

作为本发明的进一步改进，所述纤维素多孔膜的耐压强度不低于30psi；所述纤维素多孔膜的通量大于40L*h^-1*m^-2@30psi；所述纤维素多孔膜对于20nm胶体金的LRV大于4；所述纤维素多孔膜的蛋白质收率不低于98％。

本发明的多孔膜在30psi的压力作用下，膜孔不用发生坍塌或者收缩，能够保证高效截留各种蛋白质流体的细小病毒；此外本发明多孔膜的湿拉伸强度2-10MPa；断裂伸长率为5-40％，说明了本发明多孔膜具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，其机械性能较好，工业实用价值较高，完全能够满足市场需求。

渗透通量也称渗透速率，简称通量，指多孔膜在分离过程中一定工作压力下单位时间内通过单位膜面积上的物质透过量；通量的大小，就反映着过滤速度的快慢；通量越大，说明膜的过滤速度越快；本发明中多孔膜的通量大于40L*h^-1*m^-2@30psi，其通量较大，说明多孔膜的过滤速度较快，在保证截留效率的同时，流体能够快速通过多孔膜，时间成本较低，经济效益较高。

本发明所截留的病毒主要针对的是粒径为20nm及其以上的各种病毒(例如鼠细小病毒，其粒径就为20nm左右)，因此对20nm胶体金进行截留，经过截留测试后发现，本发明多孔膜对20nm胶体金的LRV均大于4，从而说明了该多孔膜对各种病毒菌具有非常大的截留率，对病毒杂质起到足够的保留作用，满足实际应用的需求；此外多孔膜的蛋白质收率不低于98％，说明了流体中的有效物质蛋白质不容易吸附在膜上，一方面不会将膜孔堵住，保证多孔膜依然具有较高的使用寿命，另一方面保证流体中的有效物质蛋白质的含量变化很小，蛋白质基本不会损失，经济效益有保证；病毒杂质的测试方法可以参考专利-CN105980037B-去除病毒的膜，CN101816898B-超多孔膜及其制备方法，CN1759924B-超多孔膜及其制备方法等。

另一方面，本发明还提供了一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

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：成膜聚合物10-30份；良溶剂30-60份；成孔剂20-40份；

所述铸膜液中良溶剂质量为成孔剂质量的1.1-2.5倍；

所述成膜聚合物为纤维素类聚合物；所述成孔剂是指表面张力低于30mN/m的非良溶剂物质,且该物质与凝固浴互溶；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为2-10s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比不低于80％；所述有机溶剂蒸汽温度高于铸膜液温度2-8℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.3m/s-0.9m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度5-15℃，持续时间为30-80s,制得成膜；所述凝固浴为水。

作为本发明的进一步改进，所述铸膜液温度为15-40℃；所述纤维素类聚合物为硝酸纤维素和醋酸纤维素中的至少一种；所述成孔剂为乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇、1-戊醇和二乙醚中的任意一种；所述良溶剂为丙酮、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；所述有机溶剂蒸汽中有机溶剂为丙酮、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。

作为本发明的进一步改进，将成膜置于氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为30-60℃，水解时间为40-60min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.1-1wt％抗收缩剂，所述抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

作为本发明的进一步改进，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20-400min，温度为30℃-60℃。

在制备本发明的纤维素多孔膜时，先配置铸膜液，该铸膜液包括成膜聚合物、良溶剂和成孔剂；其中成膜聚合物为纤维素类聚合物，作为优选该纤维素类聚合物为硝酸纤维素和醋酸纤维素(包括二醋酸纤维素和三醋酸纤维素)中的至少一种；这些纤维素聚合物易溶解于相应的良溶剂，具有良好的成膜和成纤性能；制得的成膜具有很强的亲水性，不容易吸附流体中的有效物质(主要是蛋白质)；而良溶剂的存在，用于充分溶解相应的纤维素类聚合物，在分相的时候良溶剂被凝固浴溶解，从而使得纤维素类聚合物析出，形成理想孔径和孔隙率的多孔膜；目前常用的良溶剂为丙酮、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；

此外在铸膜液中还加入了成孔剂，成孔剂为低表面张力非溶剂物质(表面张力低于30mN/m的非良溶剂物质,且该物质与凝固浴互溶；常用为乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇、1-戊醇和二乙醚中的任意一种，这些低表面张力非良溶剂物质的加入，能够与凝固浴快速互溶；在这些低表面张力物质的协助下，经过合理的预处理后，凝固浴能够快速进入液膜靠近载体侧，从而使得液膜靠近载体侧的区域快速分相，形成相应的小孔区域，即用来捕捉细小病毒的区域，且这些小孔区域的厚度会较厚，从而实现高效截留病毒的要求，而液膜背离载体侧(即空气侧)及其附近区域则会形成相应的大孔区，该大孔区用于对流体进行预过滤作用，提高多孔膜的使用寿命；而大孔区的孔径以及厚度则和铸膜液的配方以及预处理的工艺息息相关；此外在研究中还发现，铸膜液中需要严格控制成孔剂的含量，因为当成孔剂过多，容易对多孔膜的孔隙率造成影响，无法获得较高孔隙率的多孔膜；当成孔剂过少时，凝固浴无法快速渗入液膜靠近载体侧的区域实现快速分相，从而获得较厚的小孔区域；本发明中一般控制铸膜液中有机溶剂质量为成孔剂质量的1.1-2.5倍，这使得成孔剂能够均匀分散在铸膜液中，从而与合适的预处理条件，和凝固浴中分相固化的共同作用下，获得理想膜孔径大小，膜孔径结构的多孔膜(小孔区域的厚度较厚，从而对20nm病毒都具有高截留效率)；同时该多孔膜具有较高的孔隙率，确定多孔膜具有较高的通量和高蛋白收率；

铸膜液制备好后，将其流延到载体上形成液膜，接着对液膜进行预处理，通过合理的预处理作用，再通过合适的分相作用后会使得液膜空气侧(后续形成第一外表面)出现一些孔径相对较大的孔洞，而具体孔径大小则与铸膜液配方以及预处理条件等有关；这些孔洞的出现，一方面有利于凝固浴更容易侵入到靠近载体侧的液膜中，分相更加充分，从而使得小孔区域在膜厚度方向上孔洞孔径的变化较小，且小孔区域的厚度相对较大，从而提高病毒截留效率；另一方面使得最终形成的多孔膜就会有更高的孔隙率，继而通量更高；

本发明的预处理是在高浓度有机蒸汽环境下进行的，其中高浓度有机溶剂蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比不低于80％；通过控制环境中有机溶剂蒸汽的浓度和风速，使得液膜空气侧表面附件的固含量大大降低(起到一个类似稀释作用)，而内部的固含量基本不变；在铸膜液和后续凝固浴进一步分相的协同作用下，利于多孔膜第一外表面上出现理想孔径大小，理想数量的孔洞，且孔洞均匀分布在第一外表面上；与此同时有机溶剂蒸汽的温度相对较高，利于第一外表面上具有合理粗细的第一纤维，确保流体在通过大孔时孔洞不容易坍塌，膜整体具有较高机械强度；其中有机溶剂蒸汽中有机溶剂为丙酮、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，该有机溶剂可以与良溶剂相同，也可以不同；

预处理后将生膜进入凝固浴中进行分相固化，需要注意的是，由于成孔剂含量相对较低，为了确保多孔膜中部分区域内形成理想的小孔结构，凝固浴的温度为相对较低，其温度低于铸膜液温度5-15℃，这样的设置有利于加快分相速度，最终获得理想膜结构的多孔膜。

作为优选，通过将成膜在0.01-0.1mol/L的氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为30-60℃，水解时间为40-60min；水解后清洗制得固态膜；该固态膜的亲水性更好，对蛋白质的非特异性吸附更低，从而进一步提高蛋白质收率，提高经济效益；此外通过研究发现，在水解过程中，成膜中的膜孔存在收缩的可能性，这样会导致固态膜的孔隙率过低，通量过小，因此在氢氧化钠水溶液中添加了0.1-1wt％抗收缩剂，抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1，在甘油和正硅酸丁酯这两种物质的共同作用下，确保了在水解过程中，膜孔不会收缩，从而获得高孔隙率的固态膜，满足了实际应用的需求。

作为优选，将将水解后的固态膜放置在碱性环境下(pH为9-12)和水溶性交联剂(交联剂的浓度为5％-15％)进行交联处理，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20-400min，温度为30℃-60℃；在交联改性的过程中，固态膜中的羟基会与环氧、卤素灯官能团发生反应，从而使膜结构机械强度更高，不容易发生溶胀，同时还使得膜的耐碱性得到提高，使用寿命更长。

本发明的有益效果：一种除病毒用的纤维素多孔膜，包含主体，主体内具有非定向曲折通路，主体的其中一侧表面为第一外表面，另一侧表面为第二外表面；第一外表面的平均孔径大于所述第二外表面的平均孔径；在进行除病毒过滤时，第一外表面作为进液面，第二外表面作为出液面；而多孔膜的孔隙率为15％-45％，使得多孔膜具有较大通量，过滤速度快，还有较大载量，使用寿命长，满足了实际应用的需求；在湿润状态的多孔膜的主体中，捕捉直径20nm胶体金的部位为D20，D20是自所述第一外表面处于主体厚度的5％-100％处的区域内，且D20区域的厚度为15-60μm；捕捉直径30nm胶体金的部位为D30,该D30与所述D20相重合区域为L1，所述L1位于所述D20区域靠近第一外表面的一侧，L1的厚度与D20区域厚度之比不低于0.15；膜主体内具有较厚的小孔区域，且小孔区域孔径随厚度变化较小，从而保证了多孔膜对粒径为20nm及以上细小病毒有较强的截留作用；同时小孔区域的孔径不会过小，从而又能够得到较高的蛋白质收率且多孔膜耐压强度更高，特别适用于除病毒领域；此外本发明还提供该多孔膜的制备方法，该制备方法方便，快速有效，操作简单，绿色环保，适合大规模推广。

附图说明

图1为实施例1制备获得的多孔膜中第一外表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为50K×；

图2为实施例1制备获得的多孔膜中第二外表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为50K×；

图3为实施例1制备获得的多孔膜纵截面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为2K×；

图4为实施例1制备获得的多孔膜纵截面靠近第二外表面处的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20K×；

图5为实施例8制备获得的多孔膜中第一外表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为5K×；

图6为实施例8制备获得的多孔膜中第二外表面的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20K×；

图7为实施例8制备获得的多孔膜纵截面靠近第一外表面处的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20K×；

图8为实施例8制备获得的多孔膜纵截面靠近第二外表面处的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为20K×；

图9为实施例9制备获得的多孔膜纵截面靠近第一外表面处的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10K×；

图10为实施例9制备获得的多孔膜纵截面较大孔区的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10K×；

图11为实施例9制备获得的多孔膜纵截面靠近第二外表面处的扫描电镜(SEM)图，其中放大倍率为10K×；

图12为本发明多孔膜通量测试装置的示意图；

图13为本发明多孔膜用胶体金进行截留效率测试时测试装置的示意图；

图14为专利CN1759924B制备的多层复合超多孔膜截面的扫描电镜(SEM)图；

图15为专利CN1759924B制备多层复合超多孔膜时的复合装置的示意图。

具体实施方式

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，在下述实施例中，制备多孔膜所用的原料及设备均可通过商业途径购得；其中，采用日立公司提供的型号为S-5500的扫描电镜对除病毒膜的结构形貌进行表征。

实施例1一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物14份；良溶剂40份；成孔剂24份；铸膜液温度为25℃；

该成膜聚合物为二醋酸纤维素；良溶剂为丙酮；成孔剂为异丙醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度丙酮蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为3s；制得生膜；其中丙酮蒸汽温度为27℃，流动速度为0.4m/s；其中高浓度丙酮蒸汽是指环境中实际丙酮蒸汽压与相同温度下饱和丙酮蒸汽压之比为0.82；S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，凝固浴温度为12℃，持续时间为55s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.05mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为50min；水解后清洗制得固态膜；其中氢氧化钠水溶液中添加有0.5wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

实施例2-6实施例1的不同之处主要在于：制备多孔膜时铸膜液配方和各步骤的工艺参数不同，具体记为下表：

实施例2-6铸膜液配方

实施例2-6预处理工艺

实施例2-6分相固化和水解工艺

相较于实施例2、4、5和6，实施例3没有进行相应的水解工艺，会导致该多孔膜的蛋白收率会发生一定的降低；

实施例7一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物15份；良溶剂50份；成孔剂24份；铸膜液温度为25℃；

该成膜聚合物为二醋酸纤维素；良溶剂为二氧六环；成孔剂为异丙醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度丙酮蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为4s；制得生膜；其中丙酮蒸汽温度为30℃，流动速度为0.6m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，凝固浴温度为15℃，持续时间为65s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.05mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为50min；水解后清洗制得固态膜；其中氢氧化钠水溶液中添加有0.6wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1；

S5：将水解后的固态膜放置在pH＝10的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；其中交联剂为环氧氯丙烷，水溶液中交联剂浓度为10％，交联时间为100min，温度为45℃。

在实施例7中，通过将水解后的固态膜进行交联处理，使得成品膜的拉伸强度和耐压强度有了进一步的提高，提高了工业实用性，同时耐碱性能更好，在实际过滤流体时使用寿命进一步增加，能够长时间高效截留各种细小病毒。

实施例8一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物26份；良溶剂54份；成孔剂35份；铸膜液温度为30℃；

该成膜聚合物为二醋酸纤维素；良溶剂为二氧六环；成孔剂为1-丙醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂(丁酸)蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为8s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比为0.95；有机溶剂蒸汽温度为36℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.7m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，凝固浴温度低于铸膜液温度18℃，持续时间为46s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.05mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为50min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.5wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

实施例9一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物28份；良溶剂57份；成孔剂38份；铸膜液温度为30℃；

该成膜聚合物为三醋酸纤维素；良溶剂为二甲基乙酰胺；成孔剂为正丁醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂(二甲基乙酰胺)蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为9s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比为96％；有机溶剂蒸汽温度为37℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.8m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度18℃，持续时间为48s,制得成膜；凝固浴为水。

实施例10一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物25份；良溶剂52份；成孔剂32份；铸膜液温度为35℃；

该成膜聚合物为二醋酸纤维素和三醋酸纤维素的混合物，其质量比为2:3；良溶剂为N-甲基吡咯烷酮；成孔剂为乙醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为7s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂蒸汽(二甲基乙酰胺)是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比为94％；有机溶剂蒸汽温度为41℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.6m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度20℃，持续时间为42s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.05mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为50min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.4wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。实施例11一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物24份；良溶剂50份；成孔剂30份；铸膜液温度为35℃；

该成膜聚合物为二醋酸纤维素和三醋酸纤维素的混合物，其质量比为1:2；良溶剂为丁酸；成孔剂为异丙醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为6s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂(丙酸)蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比为92％；所述有机溶剂蒸汽温度为40℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.5m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度20℃，持续时间为39s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.05mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为45min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.3wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

实施例12一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备铸膜液，并将其流延到载体上形成液膜；铸膜液包括下列重量份物质组成：成膜聚合物30份；良溶剂60份；成孔剂40份；铸膜液温度为28℃；

该成膜聚合物为硝酸纤维素；良溶剂为丙酮；成孔剂为1-戊醇；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为2-10s；制得生膜；其中高浓度有机溶剂(丙酮)蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比为98％；有机溶剂蒸汽温度为36℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.9m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度16℃，持续时间为52s,制得成膜；凝固浴为水；

S4：将成膜置于0.08mol/L氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为50℃，水解时间为58min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.9wt％抗收缩剂，该抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

S5：将水解后的固态膜放置在pH＝9的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；其中交联剂为表氯醇，水溶液中交联剂浓度为12％，交联时间为240min，温度为50℃。

对比例1将实施例1中的成孔剂异丙醇替换成聚乙烯吡咯烷酮，其余条件不变，进行制备；经过检测发现，在该膜中存在致密表层，其孔径也很小，为20-30nm作用，但该致密表层的厚度很小,约为1μm,根本不具有载量，无法形成能够实际应用的除病毒膜。

一：结构表征

用扫描电镜对各实施例所获得的纳米级聚合物过多孔膜的膜结构进行形貌表征，然后获得所需数据；具体结果如下表：

表1：

表2

表3

取各实施例制得的除病毒膜作为检测的对象，每一个样品均截取两个试样，两个试样的距离不超过1cm，分别为试样1和试样2。

顶洗前20nm胶体金的峰值捕捉部位

以试样1进行20nm胶体金捕捉测试，并对该捕捉有20nm胶体金的除病毒膜的截面测定亮度，光谱的最大峰处即为20nm胶体金的峰值捕捉部位；同时记录除病毒膜截面上光谱最大峰处与第二外表面处的距离。

顶洗后20nm胶体金的峰值捕捉部位

以试样1进行20nm胶体金捕捉测试，当胶体金的流速衰减75％或胶体金仅有少量剩余时，停止过滤。随后缓慢释放压力，将盛放胶体金的筒体内的压力完全释放，并将筒体内的剩余胶体金倒出，并加入约30mL缓冲液，静置。当压力中断时间达到30min后，加压进行顶洗过滤。顶洗完成后，对该捕捉有20nm胶体金的除病毒膜的截面测定亮度，光谱的最大峰处即为20nm胶体金的峰值捕捉部位；同时记录除病毒膜截面上光谱最大峰处与第二外表面的距离。

表4

表5

注：由表1-5可知，本发明实施例1-10制得的多孔膜均具有理想的膜结构，该多孔膜一体成膜，没有经过复合工艺，工艺制备简单；其中实施例1-5制得的多孔膜厚度较薄，在这些膜主体结构中，大孔区域的厚度较小，且在大孔区域内与此同时，小孔区域的厚度较大且占膜整体厚度较大；膜整体孔径变化相对较小；

其中实施例6-10制得的多孔膜厚度较厚，在这些膜主体结构中，大孔区域的厚度较大，且在大孔区域内，靠近第一外表面的孔径变化速度大区靠近第二外表面的孔径变化速度(在大孔区域内，膜孔径减速变化)；与此同时，小孔区域的厚度占膜整体厚度较小；膜整体孔径变化较大；这两种膜结构均能保证对病毒的高效截留，又有较高的通量和载量，使用寿命长，低蛋白吸附，特别适合应用于除病毒领域；

性能特征

膜通量计算如下式：

膜通量(J)的计算公式为：J＝V/(T×A)式中:

J--膜通量单位：L*h^-1*m^-2

V--取样体积(L)；T--取样时间(h)；A--膜有效面积(m2)

本发明中多孔膜分离性能测定采用的操作条件为：进液为去离子水，操作压力为30psi，操作温度为25℃，溶液pH为7；通量测试装置为图12；

	<![CDATA[通量/L*h<sup>-1</sup>*m<sup>-2</sup>@30psi]]>	初始LRV	顶洗后LRV
				实施例1	120	6.0	5.0
实施例2	90	6.2	5.1
				实施例3	150	4.8	4.0
实施例4	125	5.6	4.7
				实施例5	115	5.9	4.9
实施例6	180	3.9	3.2
				实施例7	60	7.1	5.9
实施例8	100	6.4	5.1
				实施例9	140	5.1	4.1
实施例10	120	5.8	4.6
				实施例11	80	6.6	5.3
实施例12	130	5.0	4.2

经过测试后发现，实施例1-10(除实施例6外)制得的多孔膜对于20nm胶体金的LRV不低于4，顶洗后LRV依然较高，从而说明本发明的多孔膜对20nm及其以上的病毒有着充分的足够的截留作用；且多孔膜具有不错的通量，过滤速度快；因此该多孔膜特别适合应用于除病毒领域；而实施例6单层的LRV虽然小于4，但由于其通量大，所以在进行实际使用时可以通过双层堆叠使用，其LRV能够达到7以上，且通量依然较大，能够满足实际应用的需求。

此外，根据CN201010154974.7-超多孔膜及其制备方法中第114段所使用的测试方法：对试样进行蛋白质收率测试，发现了本发明多孔膜蛋白质收率不低于98％，甚至能够达到99％，基本不会对蛋白质进行截留或者吸附作用，确保了经济效益。

此外对实施例1-10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应流体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；此外对实施例7和10进行拉伸强度测试，其湿拉伸强度明显增加，这正是因为对膜进行了交联处理获得。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：包含主体，所述主体内具有非定向曲折通路，所述主体的一侧表面为第一外表面，所述主体的另一侧表面为第二外表面；所述第一外表面的平均孔径大于所述第二外表面的平均孔径；所述多孔膜的孔隙率为15％-45％；

在湿润状态的多孔膜主体中，捕捉直径20nm胶体金的部位为D20，所述D20位于所述主体厚度的5％-100％处的区域内，且D20区域的厚度为15-60μm；

捕捉直径30nm胶体金的部位为D30,所述D30与所述D20相重合区域为L1，所述L1位于所述D20区域靠近第一外表面的一侧，所述L1的厚度与D20区域厚度之比不低于0.15。

2.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

所述D30位于所述主体厚度的5％-90％处的区域内；

所述L1的厚度为5-50μm，且所述L1位于主体厚度的5％-90％处的区域内；

所述L1的厚度与D20区域厚度之比不低于0.3。

3.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

所述D20位于所述主体厚度的15％-100％处的区域内，且D20区域的厚度为20-50μm；所述L1的厚度与D20区域厚度之比为0.4-0.9。

4.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

捕捉直径20nm胶体金的捕捉峰值是自所述第一外表面起处于主体厚度的75-92％处的区域内，且该峰值部位与所述第二外表面之间的距离为3-12μm。

5.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

以所述多孔膜捕捉20nm的胶体金，并对捕捉有20nm胶体金的所述除多孔膜进行顶洗，顶洗后所述除病毒膜的截面中，捕捉20nm胶体金的峰值部位与所述第二外表面的距离为1-8μm，该距离与D20厚度之比为3％-20％。

6.根据权利要求4所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

顶洗前后，捕捉20nm胶体金的峰值部位在多孔膜内的变化位移量为0.5-4μm；且该变化位移量占D20区域的2-12％。

7.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

捕捉直径40nm胶体金的部位为D40，所述D40位于主体厚度的5％-80％处的区域内；

所述D40与所述D30相重合区域为L2；所述L1厚度与所述L2厚度之比为1.2-2.5:1；

捕捉直径20-40nm胶体金的主体区域的厚度与捕捉直径20-30nm胶体金的主体区域的厚度之比为1.1-1.8。

8.根据权利要求1所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：所述第一外表面上包括有若干个条状的连续的第一纤维，相邻的连续的第一纤维之间环绕形成圆孔状的孔洞；所述第一纤维的平均直径为60-600nm；

所述第一外表面上的孔洞面积率为5-35％。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：所述多孔主体的厚度为25-70μm，所述第一外表面的平均孔径为150-800nm，所述第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为6-30；

第一外表面的平均孔径与第一纤维平均直径之比为2-8。

10.根据权利要求8所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为3-25μm，且是自所述第一外表面处于主体厚度的0-40％的区域内；

在捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域内，靠近第一外表面的孔径变化速度大于靠近第二外表面的孔径变化速度。

11.根据权利要求1-8任意一项所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：所述多孔膜的厚度为60-120μm，所述第一外表面的平均孔径为400-2000nm，所述第一外表面和所述第二外表面的平均孔径之比为20-100。

12.根据权利要求11所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

捕捉直径大于40nm胶体金的主体区域的厚度为35-100μm，且位于自所述第一外表面起处于主体厚度的0％-75％区域内。

13.根据权利要求11所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度大0.5-4μm；

捕捉直径40-60nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度大1-7μm；

捕捉直径20-40nm胶体金的主体区域的厚度比捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度大2-12μm。

14.根据权利要求11所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

捕捉直径80-100nm胶体金的主体区域的厚度为2-16μm；

捕捉直径60-80nm胶体金的主体区域的厚度为3-20μm；

捕捉直径40-60nm胶体金的主体区域的厚度为4.5-23μm。

15.根据权利要求11所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

当被捕捉胶体金直径为20-40nm时，所述主体沿厚度方向的捕捉梯度

K1＝0.5-3.5nm/μm；

当被捕捉胶体金直径为40-100nm时，所述主体沿厚度方向的捕捉梯度

K2＝1-6nm/μm；

捕捉梯度＝捕捉胶体金直径变化值/捕捉相应直径胶体金的主体区域厚度。

16.根据权利要求15所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：

所述K2：K1＝1.1-2.5。

17.根据权利要求9或权11所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜，其特征在于：所述纤维素多孔膜的耐压强度不低于30psi；

所述纤维素多孔膜的通量大于40L*h^-1*m^-2@30psi；

所述纤维素多孔膜对于20nm胶体金的LRV大于4；

所述纤维素多孔膜的蛋白质收率不低于98％。

18.根据权利要求1-17任意一项所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

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：成膜聚合物10-30份；良溶剂30-60份；成孔剂20-40份；

所述铸膜液中良溶剂质量为成孔剂质量的1.1-2.5倍；

所述成膜聚合物为纤维素类聚合物；

所述成孔剂是指表面张力低于30mN/m的非良溶剂物质,且该物质与凝固浴互溶；

S2：预处理，将液膜放置在高浓度有机溶剂蒸汽环境中进行预处理，预处理时间为2-10s；制得生膜；

其中高浓度有机溶剂蒸汽是指环境中实际有机溶剂蒸汽压与相同温度下饱和有机溶剂蒸汽压之比不低于80％；所述有机溶剂蒸汽温度高于铸膜液温度2-8℃，且有机溶剂蒸汽的流动速度为0.3m/s-0.9m/s；

S3：将生膜浸入凝固浴中分相固化，所述凝固浴温度低于铸膜液温度5-15℃，持续时间为30-80s,制得成膜；所述凝固浴为水。

19.根据权利要求18所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，其特征在于：所述铸膜液温度为15-40℃；

所述纤维素类聚合物为硝酸纤维素和醋酸纤维素中的至少一种；

所述成孔剂为乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇、1-戊醇和二乙醚中的任意一种；所述良溶剂为丙酮、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；

所述有机溶剂蒸汽中有机溶剂为丙酮、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。

20.根据权利要求18所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，其特征在于：将成膜置于氢氧化钠水溶液中进行水解，水解温度为30-60℃，水解时间为40-60min；水解后清洗制得固态膜；其中所述氢氧化钠溶液中添加有0.1-1wt％抗收缩剂，所述抗收缩剂为甘油和正硅酸丁酯的混合物，其质量比为3:1。

21.根据权利要求20所述的一种除病毒用的纤维素多孔膜的制备方法，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20-400min，温度为30℃-60℃。

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