蛋白截留法评价超滤膜分离性能研究_罗鸣_尚闽_郑祥

超微滤膜分离性能

第３４卷　第６期２０１４年１２月膜　科　学　与　技　术

ＭＥＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　　　　．３４　Ｎｏ．６Ｖｏｌ

Ｄｅｃ．２０１４

蛋白截留法评价超滤膜分离性能研究

罗　鸣，尚　闽，郑　祥＊

（）中国人民大学环境科学与工程系，北京１８７２００

《／中空纤维超滤膜测试方法》摘要：依据ＨＹ标准方法，采用不同分子量蛋白的０—１９９９Ｔ０５　

截留率对两种超滤膜的截留分子量进行测试，并考察测试过程中运行时间、初始浓度和操作压力等参数对膜分离性能测试结果的影响．研究结果表明，标准中规定的几种参数中，蛋白的初／／始浓度对膜性能测试的结果影响很大．当牛血清蛋白浓度由１Ｌ增加至１０Ｌ００ｍ００ｍ　ｇｇ时，蛋白的截留率从３．蛋白原液浓度越高，检测所得到的膜截留分子量数７％；５％增加到８０．值越低，造成测试结果与实际膜分离性能的偏差越大，但过低的蛋白原液浓度也会影响测试结／适当延长运行果的稳定性．因此，在测试过程中可适当降低初始浓度为１００ｍＬ之间，００～５ｇ以提高分离性能测试的准确性．时间到４ｉｎ左右，０ｍ关键词：超滤膜；截留分子量；基准物质

（）中图分类号：８９２００５０６２８　　文献标志码：Ａ　　文章编号：７４２０１４０６６ＴＱ０１００－－－

渗透性、孔隙　　超滤膜的基本性能包括截留率、

率、孔结构、表面特性、耐热性、机械强度和化学稳定

１］

其中超滤膜的分离性能是超滤膜重要的性性等［．

［９］

／和ＨＹ中空纤维超滤膜组件》Ｔ２—２００２《０６

［１０］

《则是直接引用了该超滤膜及其组件》１１２—２００８

方法．按照上述标准的规定，聚乙二醇（ｔｈｌｅｎｅＰｏｌｅｙｙ，、蛋白等有机高分子作为基准物质对ＧｌｃｏｌＰＥＧ）ｙ

、常温（下用中膜孔径进行标定，在０．ａ２５℃）１ＭＰ空纤维超滤膜对已知分子量的某溶液进行截留，２０测定其吸光度，并计算出溶ｎ后取超滤液和原液，ｍｉ

５］

液相应的浓度和截留率［．

能指标，而该性能又直接取决于膜的孔径和膜材料，因此，准确测定膜的孔径对超滤膜的选择和应用有

２，３］

目前，按照我国有关超滤膜分离性能重要意义［．

的标准，截留分子量为表征膜孔径大小的指标，其中，是截留分子量（ｅｃｕｌａｒＷｅｉｈｔＣｕｔＯｆｆＭＷＣＯ）Ｍｏｌ　　　ｇ指超滤膜在规定条件下对某一已知分子量物质的截

［］

留率达到９０％时该物质的分子量４．

截留分子量的方法属于溶质截留法，使用该方

２］

，法存在的隐含前提是被截留的物质为球形分子［

我国关于超滤膜分离性能测试的标准共有４／中空项，其中国家海洋局发布的ＨＹ０—１９９９《Ｔ０５　

［５］

主要参考美国材料与试验纤维超滤膜测试方法》

协会的Ａ平板超滤膜的分子量Ｅ１３４３—１９９０《ＳＴＭ　

［６］

和日本的工业标准Ｊ界限评定的测试方法》ＩＳ

／而在ＨＹＴ０５０－１９９９中其中一种标准物质聚乙二

１１］

，截留率的测试结果有很大醇（为线性分子［ＰＥＧ）误差．蛋白虽然为球形分子，蛋白对膜表面有很大吸附性，易受到操作过程中操作参数的影响；除此之外，蛋白为弹性分子，在压力作用下，大于膜孔径的

］２，１２，１３

／—１根据ＨＹ分子也有可能透过膜［．Ｔ０５０９９９　

标准方法，蛋白的初始浓度范围规定在１０００～　

超滤组件的纯水渗透性能测试方Ｋ３８２１—１９９０《

［７］

／等．而国家环境保护部发布的Ｈ法》１—ＪＴ２７　

［８］

《中规定环境保护产品技术要求．超滤装置》２００６

／的截留率测试方法与其相同，另两项标准ＨＹＴ

／运行时间为２操作压力００ｍＬ之间，ｉｎ，３００ｍ　ｇ

若标准方法对浓度和压力的规定不合为０．ａ．１ＭＰ

；修改稿收到日期：收稿日期：２０１４１４０１０１２００５２８－－－－

）；（）基金项目：“十二五”国家科技支撑计划（教育部“新世纪优秀人才支持计划资助”１２０５３２０１２ＢＡＪ１９Ｂ０２ＮＣＥＴ１－－：，第一作者简介：罗　鸣（从事水处理与膜技术研究．女，陕西人，硕士生，１９８９Ｅ－ｍｌｚｈｅｎｘｉａｎ７８２５＠ａｉ＊通讯作者，－）ｇｇ

１６３．ｃｏｍ

超微滤膜分离性能

　第６期罗　鸣等：蛋白截留法评价超滤膜分离性能研究·５７·　　

理，则有可能会增大蛋白在膜表面的吸附量或迫使大于膜孔径的分子透过膜，进而影响蛋白的截留率和测试结果的准确性．

目前，我国关于蛋白截留法对超滤膜性能表征

１４］

研究了蛋白、的研究较少，董声华和郑领英［葡聚

接的超滤装置可为内压式中空纤维膜测试的超滤柱或平板膜测试的超滤杯，可用于超滤膜纯水通量测试和截留率测试．１．２　试验材料

本文采用两种超滤膜进行考察，膜参数如表１所示．两种超滤膜的扫描电镜（日本Ｈａｃｈｉ公司Ｓｉｔ－

）照片如图３０００Ｎ型ＳｃａｎｎｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏ　ｇｐｙ　直接采用新膜观察，观察膜样品的过程中未２所示，

喷金，没有明显破坏膜表面形态．

表１　采用的两种超滤膜的参数

ｌｅ１　ＴｈｅａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｗｏＵＦｍｅｍｂｒａｎｅｓＴａｂ　　　　　　ｐ

膜种类标称孔径／ｎｍ膜材料

Ｃ－１ＰＶ０中空纤维膜Ｐ０ＡＮ－３

平板膜

１０２００～３

ＰＶＣ　ＰＡＮ

内径／外径／ｍｍ／１．２１．０

－

糖、聚乙二醇３种基准物质对膜性能表征的比较；吴

１１］

研究了在０．金克和王彬［用超滤ａ的压力下，１ＭＰ

膜截留卵清蛋白和牛血清蛋白，取３ｉｎ超滤液出０ｍ

１５］

从实验操作的角度水对膜性能进行表征；周晨等［

上，对标准中规定的蛋白原液的初始浓度进行改进；

１，１６］

根据标准规定对中空纤维内压膜进行测吕晓龙［

／进口端压力为０．试时，蛋白浓度为１Ｌ，０１０００ｍ　ｇ，，出口端压力为０．测试温度为２ＭＰａ６ＭＰａ０５℃，

并说明取２０ｍｉｎ原液和透过液对膜性能进行表征，该方法忽略了蛋白在膜表面上的吸附和浓差极化的影响．

／因此，本文采用国家海洋局发布的ＨＹＴ

《，中空纤维超滤膜测试方法》用不同分子０—１９９９０５

量的蛋白对两种中空纤维膜的截留分子量进行测定，并与两种膜的扫描电镜照片进行对比，同时考察该标准中规定的运行时间、被截留物质的初始浓度以及操作压力等参数对蛋白截留率及截留分子量结果的影响，优化操作参数，以期为蛋白膜截留法表征超滤膜性能提供技术支持．

图２　采用的两种超滤膜扫描电镜照片ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｉｍａｅｓｏｆｃａｎｎｉｎＦｉ．２　Ｓ　　ｇｐｙｇｇ　　

ｔｗｏＵＦｍｅｍｂｒａｎｅｓ　　

１　实验部分

１．１　

试验装置

，自制超滤膜测试装置（如图１所示）其中储液罐为圆柱形有机玻璃罐，有效直径为７ｃ高１０ｍ，每次实验可盛放１Ｌ溶液，储液罐中有 …… 此处隐藏：7865字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……