聚砜超滤膜的蛋白质吸附行为

第18卷第5期水尾钾楼街Vol.18。,92年10)1『rECHNOLOGYOFWATERTREATMEN‘IOct.No.51992聚砚超滤膜的蛋白质吸附行为陈红林一铮江成璋(中科院大连化学物理研究所,邮编:116023)本文考察了了一球蛋白(丫一‘)、牛血清白蛋白(BSA)和溶菌薛(LSZ)三种不同分子尺寸的蛋白质在聚枫超滤膜上的吸附行为。采用渗透法和浸泡法区分了膜表面层和膜孔内的蛋白质吸附量。结果表明由于膜对蛋白质截留行为的不同导致了三种蛋白质在膜表面和膜孔内的吸附规律具有显著差异。关铂饲:超滤膜,蛋白质,吸附,污染一、前弋卜日超滤膜处理蛋白质体系时,由于膜孔堵塞和溶质的吸附与沉积引起的膜污染造成超滤通量长时间持续衰减、破坏膜的选择性和分级性能、缩短膜的使用寿命,是超滤技术扩大应用和工业化的最大问题。近年来国外关于超滤体系中膜污染的研究日趋增长。然而由于问题的复杂性及影响因素多样性、实验方法、介质条件、膜材料的不同及分析表征方式上的差异和局限,实验结果千差万别,有些是彼此矛盾。比如膜上蛋白质吸附量的报道从O。2“g/cmZ到20协g/cmZ不等。以往的研究者往往忽略了膜孔表面的吸附效应,仅以膜表观表面作为吸附表面,作者认为是不确切的。考察超滤膜_L蛋白质的吸附量应考虑膜孔的效应。本文以静态渗透法和浸泡法分别测定了膜表面层和膜孔内的蛋白质吸附量,从而区分了膜的表面层和膜孔层对吸附的贡献,得到了有意义的结果。二、实验1。实脸材料及分析方法试剂:牛血清白蛋白,BSA,(新疆生化厂)、溶菌酶,LSZ,(SERVA,FeinbioehemieaHeidelberg/NewYork)、人血丙种球蛋白,丫一G,(上海生物制品研究所)。无机化学试剂均为分析纯药品。蛋白质溶液配制:所用水为二次去离子水经超过滤器预除颗粒。溶液由Britton一Robi-nson广泛缓冲试剂【‘1配制,离子强度0.02mol/L,由PHS一2型酸度计测得pH值。收稿[1期:91一IQ一30304水瓜,,挂街18卷5期膜.本所研制的机制平板式无纺布增强聚矾超滤膜,标称截留分子量3。。0。。蛋白质的t的测定:料液和渗透液中的蛋白质用751GW分光光度计采用紫外吸收法测得。膜上的蛋白质先用十二烷基硫酸钠(SDS)脱附〔’一‘J,再采用Folin-L0wry法【“]测定。2。实脸方法膜表面与蛋白质溶液接触时,溶质可完全不透过或只有一部分透过膜。假设膜对蛋白质的截留作用集中体现在膜的表皮层,则渗透到膜孔内的蛋白溶液浓度与膜下游渗透液浓度相当,那么膜表面从体相溶液中吸附蛋白,而膜孔表面从相当于渗透液浓度的环境中吸附蛋白。基于上述思想,通过渗透和浸泡两种吸附方式将膜表面层和膜孔层的蛋白质吸附量区分开来。渗透吸附实验装置如图1。一定浓度和pH值的溶液与膜的活性表面接触一定时间t后,测定体相和渗出液中蛋白质的浓度几、C,及膜上蛋白质吸附量M,。在浸泡实验中,用浓度为C,的溶液浸泡一张具有相同截面积的新膜,浸泡时间与渗透实验时间相同,测得膜上蛋白量此。基于上述实验设计思想,则M,由表面层和膜孔层的吸附量两部分组成,矶代表膜孔层吸附t,M.中扣除M,即得到膜表面层吸附量M.。BCDE三、实验结果与讨论图1渗透装置示意图A.筒状死端组件,体积130ml,有效面积13.8cm气B.主体溶液,C.膜,D.普列克斯多孔玻瑞支撑板,E.渗透溶液,F.管子1。劝扭液中蛋白成浓度和峨上蛋白质吸附,与吸附时间的关系固定溶液浓度和pH值,测定三种蛋白质在膜上的总包吸附量M.和膜孔内的吸附量衬,随吸附时间的变化,计算出表面层吸附量M.。图2表明,在实验条件下分球蛋白被膜完全截留,牛血清白蛋白和溶菌酶部分地透过膜,透过量随吸附时间递增。分子量最小的溶菌酶透过膜的程度最大。018060,0ƒ灿三Ž1荟/厂⋯0的0,翻.几..己ƒ眨甘日)口1015接触时间(h)接触时叭取h,图2渗透液中蛋白质浓度与时间的依赖关系△:BSA(pH7.2),0.LSZ(pH7.2),.:丫一G(PH二芍)图3膜吸附蛋白质总量与时间的依赖性△.BSA(pH7.幻,二y一G(pH6.‘)、O:LSZ(PH7·2)1s卷5期聚讽超滤膜的蛋白质吸附行为305从图3、图4看,牛血清白蛋白和溶菌酶的材,、姚值均随t持续递增,而价球蛋白的M,趋于零、M,较快达到了稳定值。从M,中扣除姚得到M.(图5)表明,三种蛋白质在膜表面层的吸附量均较快达到了稳定值。。⋯i犷一;之仁口,J产.是’叶///芝___“尹产徽‘/厂0一5一10接触时间(b)r一-闷一.口一.气二二二沈(抽日Š.盈图4膜孔吸附蛋白质量与时间的依赖关系.,丫一G(PH6.6).△:BSA(PH7.2),勺:LSZ(pH7.2)挤触时阅《b)图5膜表面吸附蛋白质童与时间的依赖性二