[发明专利]一种高强度亲水性纳滤膜及其制备方法和在蛋白质溶液脱盐过程中的应用

说明书

本发明涉及一种高强度亲水性纳滤膜及其制备方法和在蛋白质溶液脱盐过程中的应用，属于膜材料技术领域。本发明提供的纳滤膜利用含有多羟基的改性剂与蒙脱石的‑SiO‑之间形成键合，形成交联的网状结构，同时改性剂也具有疏水基因，可以与基膜之间构成较好的相容结构，实现蒙脱石与基膜之间的结合力提高；由于蒙脱石具有较好的离子交换性能，将纳滤膜应用于蛋白质溶液脱盐过程时，由于膜的亲水性，会对蛋白质具有较好的截留性能以及抗污染性能，又由于蒙脱石具有离子交换性能，对无机盐也具有较高的透过率。

技术领域

本发明涉及一种高强度亲水性纳滤膜及其制备方法和在蛋白质溶液脱盐过程中的应用，属于膜材料技术领域。

背景技术

纳滤(Nanofiltration)是近年发展起来的一种新型的压力驱动膜分离过程，是介于反渗透与超滤之间的一种膜分离技术，由于其操作压力较低，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留性，且具有设备投资低、耗能低的优点[3]，所以是目前国内外膜分离领域研究的热点之一。纳滤膜孔径范围大约在1～5个纳米左右，膜的截留分子量约为200～2000。纳滤膜大多是复合膜，其表面分离层由聚电解质构成，能截留高价盐而透过单价盐，能截留分子量100以上的有机物而使小分子有机物透过膜，能分离同类氨基酸和蛋白质，实现高相对分子量和低相对分子量有机物的分离，因而被广泛应用于食品、制药中的分离、浓缩、精制、工业废水处理、饮用水制备、物料回收等化工、生化、环保、冶金领域。

近年来随着纳滤技术在水处理、制药、食品等行业中的大量应用，对亲水性纳滤膜的需求大大提高。然而，具有商业应用价值的亲水性纳滤膜品种却极为鲜见。为此，新的制膜技术和表面亲水改性方法成为纳滤膜研制的热点。

对纳滤膜的表面进行亲水改性的方法包括：化学接枝改性法、物理改性法（例如紫外辐照）、无机颗粒掺杂法。其中，无机颗粒掺杂法是通过将具有亲水性的无机颗粒加入制膜材料中，利用无机颗粒使膜的亲水性得到提高。

但是，由于制膜材料通常都是聚合物，它与无机颗粒之间的相容性低，容易导致膜材料的强度不高，容易出现在使用过程中的损坏。

发明内容

本发明的目的是：提出一种具有亲水性的纳滤膜，这种纳滤膜具有更高的强度，由于于其亲水性高的优点，适用于蛋白质的浓缩分离过程。技术构思是：利用含有多羟基的改性剂与蒙脱石的-SiO-之间形成键合，形成交联的网状结构，同时改性剂也具有疏水基因，可以与基膜之间构成较好的相容结构，实现蒙脱石与基膜之间的结合力提高；由于蒙脱石具有较好的离子交换性能，将纳滤膜应用于蛋白质溶液脱盐过程时，由于膜的亲水性，会对蛋白质具有较好的截留性能以及抗污染性能，又由于蒙脱石具有离子交换性能，对无机盐也具有较高的透过率。

技术方案是：

本发明的第一个方面：

一种高强度亲水性纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

第1步，水相溶液的制备：按重量份计，取蒙脱石1.2～2.5份，分散于80～90份的去离子水中，再加入0.2～0.5份的阴离子表面活性剂、2～4份的无水哌嗪和0.5～0.8份的式（I）所示的化合物，超声搅拌均匀，作为水相溶液；

(I)；

第2步，油相溶液的制备：按重量份计，将均苯三甲酰氯5～12份溶解于正己烷80～85份中，混合均匀，作为油相溶液；

第3步，界面聚合：以超滤膜为基膜，将基膜浸泡于水相溶液中，取出后，再浸泡于油相溶液中，取出后，在50～65℃的鼓风风箱中干燥，再用去离子水进行表面冲洗，得到高强度亲水性纳滤膜。

所述的第1步中，阴离子表面活性剂是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种或二种的混合。

所述的第3步中，超滤膜材质选自聚醚砜、聚偏氟乙烯或者聚砜；超滤膜的截留分子量范围是8～15万。