利用表面張力組成理論研究高分子膜對蛋白質(zhì)的吸附作用.pdf

1、超濾膜的污染問題是膜分離技術(shù)中的一個研究熱點(diǎn)。為了開發(fā)耐污染的超濾膜,建立有效的膜污染機(jī)理理論是非常必要的。目前通常采用親疏水作用理論對膜與污染物之間的吸附行為進(jìn)行解釋。由于這是用單一參數(shù)進(jìn)行解釋,所以常常不能夠準(zhǔn)確解釋膜污染的行為,因此需要采用更為準(zhǔn)確的理論對膜污染進(jìn)行分析。目前能夠更準(zhǔn)確描述材料表界面作用的理論是表面張力組成理論,但這個理論還沒有被廣泛用于對膜污染的研究,并且很多高分子材料的表面張力組成沒有經(jīng)過詳細(xì)測定。因此本論文采

2、用表面張力組成理論研究高分子膜污染的行為,以牛血清蛋白(BSA)為污染物研究對象,用動態(tài)接觸角技術(shù)系統(tǒng)測定了十多種高分子材料(PES、PBT、PEI、POM、PPO、PC、PSF、PVDF、SAR等)以及自制的PES、PVDF和PSF超濾膜的表面張力組成參數(shù)。通過添加蛋清蛋白,來制備抗蛋白質(zhì)污染的聚醚砜超濾膜,系統(tǒng)研究了制膜工藝條件與膜抗蛋白質(zhì)污染之間的關(guān)系。
　　 對于用高分子材料制備的無孔均質(zhì)膜,BSA吸附量與材料的表面張力

3、及兩者之間的界面張力,存在如下關(guān)系:當(dāng)高分子材料的色散能值增加時,高分子材料對BSA蛋白的吸附量增加;對于路易斯堿值來說,高分子材料對BSA的吸附量隨著路易斯堿值的減小而增加;當(dāng)高分子材料與BSA的界面張力值增加時,BSA吸附量增加。高分子材料的表面張力與其分子結(jié)構(gòu)之間存在一定的關(guān)系。分子結(jié)構(gòu)中含有醚基團(tuán)的材料,如PBT、PC、PPO及POM表現(xiàn)出較強(qiáng)的路易斯堿性,苯環(huán)的位置對臨近基團(tuán)有較大的影響,苯環(huán)可以減小醚基的路易斯酸堿性,因此,

4、PEI、PES和PSF的路易斯堿值是很小的。
　　 對于由PES、PSF和PVDF制成的超濾膜,實驗發(fā)現(xiàn):當(dāng)超濾膜的色散能值增加時,超濾膜對BSA的吸附量增加;超濾膜對BSA的吸附量隨著路易斯堿值的減小而增加;當(dāng)超濾膜與BSA的界面張力值增加時,BSA吸附量增加。總體看來,BSA在具有多孔的超濾膜表面的吸附行為與其在無孔的高分子薄膜表面吸附時表現(xiàn)的行為基本一致。
　　 對于由蛋清蛋白作為共混劑制備的PES超濾膜,實驗發(fā)現(xiàn)

5、制膜工藝的最佳條件為:PES濃度為18wt.％,蛋清蛋白濃度為4wt.％,PEG濃度為10wt.％,凝固浴溫度為20℃,預(yù)蒸發(fā)時間為10s。共混超濾膜的抗BSA污染性能從大到小依次為:PES/EW(4wt.％)＞PES/EW(6wt.％)＞PES/EW(2wt.％)＞Pure PES。純PES超濾膜的通量衰減系數(shù)為52.36％,PES/EW(4wt.％)共混超濾膜與純PES超濾膜相比,其通量衰減系數(shù)下降到45.60％。BSA在共混改性的