壳聚糖盐酸盐_聚砜共混超滤膜的制备

壳聚糖盐酸盐/聚砜共混超滤膜的制备翟丁周勇高从堦杭州水处理技术研究开发中心有限公司杭州310012摘要：将壳聚糖盐酸盐加入到聚砜铸模液中，采用相转化法制备了分散均匀的聚砜/壳聚糖盐酸盐超滤膜.通过测定纯水通量、对牛血清蛋白的截留率研究了不同壳聚糖盐酸盐含量对膜的超滤性能的影响。结果表明，壳聚糖盐酸盐/聚砜共混超滤膜可用作蛋白质亲和分离膜，当配比在0.2%(wt)，对牛血清蛋白的截留率大于99%,远大于不加入壳聚糖盐酸盐的聚砜超滤膜，但纯水水通量较低，但进一步增加壳聚糖盐酸盐的浓度，膜的截留率先降低然后略微增加后不再变化，水通量则先升高然后略微降低后不再变化。因此在聚砜膜中适量的添加壳聚糖盐酸盐，可以明显提高膜的性能。关键词：壳聚糖盐酸盐聚砜超滤基金项目：国家重点基础研究发展规划（973）项目(2009CB623402)；国家高科技研究发展计划（863）项目(2007AA030302)；国家高科技研究发展计划（863）项目（2009AA032201）；钱江人才计划（2009R10067）作者简介：翟丁（1982-），男，河北人，工程师，研究方向为高分子膜材料：xinmor@163.com聚砜类材料是目前工业上应用广泛的超滤膜材料，它具有价廉易得、机械强度高、抗压密性、抗氧化性、优良的热稳定性、宽的pH使用范围（2-12）以及突出的分离性能等优点。但聚砜材料本身的憎水性会导致疏水溶质易在膜表面产生吸附和沉积，使膜孔受阻，造成抗污染性差，对某些溶剂的抗溶剂性较差，膜的使用寿命缩短。而改善疏水性及其引起的膜的抗污染性和耐溶剂型的有效途径之一就是共混。壳聚糖与聚砜相容性较好，可以采用壳聚糖与聚砜共混，从而提高膜的亲水性和选择性，制备成新型的带有荷电型的超滤膜。壳聚糖（Chitosan，CS）是甲壳素脱乙酰的产物，是唯一的碱性天然多糖，pKa为6.3，能溶于无机酸、水杨酸、酒石酸和抗坏血酸等有机酸，也能溶于许多稀酸具有资源丰富和环境友好等特征。壳聚糖分子中含有大量的-NH2和-OH等功能团，可以与许多金属离子形成稳定的螯合物，可以有效的吸附溶液中的金属离子，同时羟基可以和蛋白质中的氨基结合，从而可以亲和分离、提纯蛋白质。壳聚糖可以制作具有超滤、反渗透、气体分离、离子交换等各种功能膜[1-3]，是良好的制膜材料[4,5]，研究表明，CS膜具有较高的分离系数和渗透通量[6]，，此外壳聚糖还具有良好的抗菌性[7,8]，从而可以有效的抑制膜表面细菌的生长。OOOHNH2CH2OHOOOHNH2CH2OHOn图1壳聚糖的分子结构Fig.1MolecularstructureoftheChitosan本实验首先将将壳聚糖盐酸盐和适量氯化锂加入到DMAc中，浓度为0.1%-0.5%，水浴加热搅拌，待充分溶解后，再称取17%质量分数的聚砜和适量乙二醛加入溶剂中，在7℃下加热溶解，直至该铸模液均匀透明，然后再25℃下恒温超声10h以上脱泡，静置10h后，用刮刀将铸模液匀速刮到玻璃板上，迅速放入pH>11的水溶液中，待膜片从玻璃板上自然脱落后取出，放入新备水溶液中备用。采用杭州水处理技术中心自制的超滤膜性能评价仪对膜性能进行测试。操作条件：25℃，75%相对湿度，0.1MPa压力，将牛血清蛋白标准物溶解在1%的NaCl溶液中，配置成质量分数为0.1%的溶液，在测试完纯水通量后，直接测定膜对蛋白溶液的截留率，蛋白质的浓度采用TV-1810型紫外分光光度计测定280nm处的紫外吸光度来表征。0.00.10.20.30.40.50.6262830323436通量通量截留率壳聚糖盐酸盐质量分数截留率壳聚糖盐酸盐质量分数/%膜纯水通量/膜纯水通量/(L·h-1-1·m-2-2)96979899100膜截留率/%膜截留率/%图2不同质量分数壳聚糖盐酸盐对膜的纯水通量和截留率的影响Fig2EffectofChitosanhydrochlorideinventoryratingontheretentionandfluxofmembrane由图2可知，无壳聚糖添加进聚砜铸模液时，所制备的超滤膜的纯水通量为34L/m2.h，对于牛血清蛋白的截留率为96.8%，与添加了壳聚糖的超滤膜相比，纯聚砜膜的纯水通量和截留率分别为最低和最高，随着壳聚糖质量分数的增加，膜的水通量先降低然后略微增加后不再变化，膜对牛血清蛋白的截留率则先上升至最高后，略微下降然后基本不再变化。在聚砜铸模液中加入壳聚糖盐酸盐，采用浸没相转化法制备了壳聚糖盐酸盐/聚砜共混超滤膜，提高了膜的亲水性，使超滤膜本身带有荷电基团，提高了超滤膜的亲水性、选择性和抗菌性，在0.1MPa压力下，当壳聚糖盐酸盐加入质量分数为0.2%时，共混超滤膜对牛血清蛋白的截留率大于99%，通量为28L/m2.h。参考文献[1]强志斌，陈寅生，