[发明专利]一种再生纤维素超滤膜及其应用和制备方法

说明书

本发明涉及一种再生纤维素超滤膜，包括纤维状基材层、支撑层和超滤层，所述支撑层和超滤层中均包含有交联改性再生纤维素聚合物，所述再生纤维素超滤膜于60％的乙腈水溶液中的溶胀度小于等于10％，所述再生纤维素超滤膜组成3K实验室级膜包且应用于切向流过滤时，切向流流量设置在1000‑1800mL/min@15psi之间。本发明所要达到的目的是提供一种溶胀影响更小，使用寿命更长，过滤效果更优的再生纤维素超滤膜。

技术领域

本发明涉及过滤膜，特别是一种再生纤维素超滤膜及其应用和制备方法。

背景技术

超滤膜是一种用于超滤过程能将一定大小的高分子胶体或悬浮颗粒从溶液 中分离出来的高分子半透膜。广泛用于工业废水和工艺水的深度处理，如化工、 食品和医药工业中大分子物质的浓缩、纯化和分离，生物溶液的除菌，印染废 水中染料的分离，石油化工废水中回收甘油，照相化学废水中回收银以及超纯 水的制备，此外，还可用于污泥浓缩脱水等。

胰岛素是一种多肽类的小分子蛋白，分子量只有5.8K，其生产工艺中会既 包含大分子的纯化工艺(离子交换)，也会包含小分子的纯化工艺(反向色谱)。 因为有小分子反向色谱的工艺步骤存在，因此导致胰岛素最终产品在超滤浓缩/ 缓冲液置换前，会包含一定浓度的乙腈溶液。早期在最终产品的浓缩和缓冲液 置换工艺中，常用聚砜材质的中空纤维组件，截留分子量3K，但聚砜材质的超 滤膜会在乙腈溶液中有一定的溶胀，如果工艺结束后不能有效的将残留的乙腈 冲洗干净，溶胀会造成孔径的增大，导致产品穿透和损失。这里所说的溶胀， 即为高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀的现象。因此，为了保证超滤膜的使 用寿命以及结构完整性，需要对其溶胀程度进行相关限定。

发明内容

本发明所要达到的目的是提供一种溶胀影响更小，使用寿命更长，过滤效 果更优的再生纤维素超滤膜。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种再生纤维素超滤膜， 包括纤维状基材层、支撑层和超滤层，所述支撑层和超滤层中均包含有交联改 性再生纤维素聚合物，所述再生纤维素超滤膜于60％的乙腈水溶液中的溶胀度 小于等于10％，所述再生纤维素超滤膜组成3K实验室级膜包且应用于切向流过 滤时，切向流流量设置在1000-1800mL/min@15psi之间。

通过采用上述技术方案，保证了再生纤维素超滤膜在胰岛素过滤及提纯的 过程中，不会被乙腈所溶胀。超滤膜，一般来说孔径较小，在0.001μm-0.02μ m的范围内。在该尺寸的范围内但凡超滤膜的膜孔发生了细微的结构改变(变 大或是变小)对过滤的性能影响将会是巨大的。而再生纤维素在含有乙腈的环 境中，可能发生溶胀造成超滤膜的膜孔结构被改变，使其达不到需要的过滤效 果，使得超滤膜使用寿命缩短，影响过滤的质量。这里将再生纤维素超滤膜组 成3K实验级膜包使用时在膜表面结构(膜孔结构)破坏之前的切向流流量在 1000-1800mL/min@15psi之间。

进一步的，所述交联改性再生纤维素聚合物的交联度设置在0.02-0.5之间。

进一步的，所述交联改性再生纤维素聚合物的分子之间通过至少两个环氧 官能团连接。

通过采用上述技术方案，将再生纤维素超滤膜进行交联，即对其进行改性， 在交联改性的过程中，再生纤维素中的C2、C3、C6位置上的羟基与环氧官能 团发生开环加成反应，生成-O-R-O-结构，使得分子链之间通过共价键相互连接， 结构强度更高，不容易溶胀，同时还使得再生纤维素超滤膜的耐碱性能得到提 高。

进一步的，所述再生纤维素超滤膜组成3K实验室级膜包，先浸泡于0.5M 的NaOH溶液中，再取出进行PVPC17的水溶液切向流过滤时，NWP值在0.5-0.8LMH/psi@25℃之间，扩散流值小于等于1mL/min@15psi之间，溶质透过 率在3-5％之间。

通过采用上述技术方案，使用相关参数更加清楚直观地去限定再生纤维素 超滤膜的相关特征。