论文部分内容阅读
针对超滤膜在蛋白质分离过程遇到的膜污染问题,本论文首先成功合成了三种二胺单体,然后通过单体共聚和聚合物化学处理两种方式分别制备了两类化学结构不同的两性离子聚酰亚胺。利用传统的相转化工艺将制得的可溶性聚酰亚胺制备成超滤膜,并分别使用水接触角(WCAs)、扫描电镜(SEM)表征了超滤膜的亲水性能和微观形貌结构。利用超滤实验测定了超滤膜对牛血清蛋白和大豆分离蛋白的分离性能,同时结合蛋白质的静态吸附实验和动态超滤循环实验综合分析两性离子聚酰亚胺超滤膜的抗污染性能。得到具体实验结论如下:1)单体及聚合物的成功合成是制备超滤膜的关键。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析等表征手段,证明成功合成了目标单体和聚合物。分别运用热重分析(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)考察了聚合物的热稳定性能,结果表明所制得的聚合物具有较好的热稳定性,而两性离子基团的引入对聚合物的热学性能影响不大。利用乌氏粘度计测定聚合物的粘度,结果表明两性离子聚酰亚胺具有较高的分子量,具备较好的成膜性和力学性能。2)超滤膜表面是进行物质分离的主要场所,因此膜表面的性质是影响抗污染性的主要因素。水接触角(WCAs)测定结果表明,含有磺酸基或羧基的两性离子基团的引入可以显著增加聚酰亚胺超滤膜的亲水性和表面自由能;同时使用扫描电子显微镜(SEM)考察超滤膜断面形貌,实验结果显示两性离子聚酰亚胺超滤膜的内部膜孔孔径增大,这可能是由于两性离子基团带来的亲水性变化导致相转化速率变化引起的。3)超滤实验显示,所制备的两类两性离子超滤膜对牛血清蛋白和大豆分离蛋白的截留率都在95%以上,完全可以满足蛋白子类大分子物质的分离浓缩。静态吸附实验中两性离子聚酰亚胺超滤膜表面的蛋白质吸附含量明显减少,说明两性离子基团的引入抑制了蛋白质的吸附,提高膜的抗污染性能;动态循环超滤实验显示两性离子聚酰亚胺超滤膜的通量恢复性能提高,受到的不可逆污染较少,抗污染性能增强,实现了超滤膜的稳定运行。