[发明专利]浸涂法壳聚糖荷电微孔滤膜的制备

说明书

本发明属膜分离技术领域，特别涉及一种荷电微孔滤膜的制备方法。

微孔滤膜在医药、电子等工业上已得到广泛应用，主要用于除去蒸馏水、去离子水或药物溶液中的微粒。孔径在0.45μm以下的微孔滤膜也可用于除菌，一般不能用来除热原(细菌内毒素)。这是因为水溶液中以分子态存在的热原，其最小分子量为10,000～20,000，不能被微孔滤膜截留，而聚集态的热原分子量可达300,000～1,000,000，因而可用亚微米级的微孔滤膜除去。但是，膜孔径越小，阻力越大，过滤效率低，对设备要求高，而且很容易堵塞，因而很不经济。反渗透膜及切割分子量在10,000以下的超滤膜能除热原，但设备较复杂，清洗处理麻烦，而且往往容易将药液中分子量较大的组分随热原一起截留，造成有效成分损失。因此，如何用简单而有效的膜分离法除去水溶液中的热原，成了近年来人们追求的目标。荷电微孔滤膜的出现，为这一问题的解决，找到了一个比较理想的方法。

微孔滤膜过滤净化的机制有两种，一是机械截留作用，即依靠膜多孔结构的筛分作用，滤除大于微孔滤膜孔径的微粒；二是电性能吸附作用，即依靠膜内外表面带有的电性能，将过滤溶液中带相反电荷的杂质吸附除去。一般水中天然存在的一些杂质如细菌、细菌内毒素、病毒、胶体及某些色素均带负电荷，因而可以利用带正电荷的微孔滤膜除去这些杂质。

在已有的技术中，有一种石棉滤器，所含的石棉纤维带有正电荷，因而可以用来除细菌除热原。但是石棉滤器一般为深层滤器，过滤精度稍差，而且容易产生脱落物，不宜作终端过滤。此外，石棉有致癌作用，有害健康，已被逐步淘汰。

通过化学改性能使某些高聚物表面带正电荷，因此，可以用某种不带电荷的普通微孔滤膜作基膜，经适当后处理，使之带有正电荷。如USP5,151,189采用不带电荷的聚醚砜膜作基膜，利用其中的非浸出聚合物添加剂分别与第一荷电剂和第二荷电剂以及两种荷电剂之间的相互交联作用，制备荷正电的微孔滤膜。也有采用带正电荷的材料与其它成膜材料配成铸膜液，利用相转化法直接制备荷电膜。如JP88287503，将壳聚糖与聚酰胺按一定比例溶于甲酸，加入其它添加剂组成铸膜液，经相转化法制得了可以除去细菌内毒素的微孔滤膜。用该法制得的微孔滤膜，其电性能较弱。

本发明的要点是：一种浸涂法壳聚糖荷电微孔滤膜的制备方法，采用普通的微孔滤膜如醋酸纤维素酯膜、混合纤维素酯膜、聚酰胺膜、聚氯乙烯膜及聚醚砜膜等作基膜，以壳聚糖作荷电剂，经过浸涂、交联、水洗、干燥等步骤制备荷正电的微孔滤膜。

本发明是这样实现的：该荷电微孔滤膜用浸涂法制备。将荷正电的壳聚糖溶液，浸涂于普通微孔滤膜的微孔表面，经适当后处理后制成结构均匀、电性能稳定的荷电微孔滤膜。

①基膜的选择：基膜材料选用醋酸纤维素酯、混合纤维素酯、聚酰胺、聚氯乙烯及聚醚砜亲水性材料，按要求，用相转化法制成微孔滤膜。

②涂膜液的制备：将壳聚糖溶于稀醋酸，配成壳聚糖溶液，用孔径150±6.6μm(120目)筛网过滤。稀醋酸浓度为1～5％(W/V)，最佳浓度3％(W/V)。壳聚糖溶液的浓度为0.1～1.0％(W/V)，最佳浓度为0.4％(W/V)。

③浸涂：将基膜浸入涂膜液，浸透后取出，在张力下沥干，100～120℃干燥，浸涂时间30～120min，最佳时间60min。

④交联：将浸涂干燥后的膜浸于交联剂中交联，目的是增强涂层强度及电性能，使涂层不溶于水和稀醋酸。交联剂选用0.05～10％(W/V)的二环氧化合物、戊二醛或硫酸，最佳浓度0.1～5％(W/V)。交联温度20～80℃，最佳温度30～60℃。

⑤也可以将交联剂按上述浓度加入壳聚糖溶液中，浸涂和交联一次完成。

⑥洗涤、干燥：用蒸馏水将交联后的涂层膜反复漂洗，除去残留的浸涂液及交联剂，100～120℃干燥。

采用上述浸涂法制备壳聚糖荷电微孔滤膜工艺比较简单，对环境条件无特殊要求，而且，膜的性能也比较稳定。

①涂层膜不改变基膜的结构形态，仍保持均匀的海绵状结构。涂层膜与基膜比较，透水率减少30～40％，泡点增加20～30％。

②涂层膜有较强的电性能，其电性能随基膜孔径的减小而有所增强。

③涂层膜对水溶液中带负电荷的颜料有较强的吸附作用，而且不因电解质及其它有机物的存在而降低吸附性能，但电解质对透水率有明显影响。

④涂层膜对水溶液中的细菌内毒素有较强的吸附作用，未涂层的基膜对细菌内毒素几乎没有吸附作用。涂层膜吸附的细菌内毒素对膜的透水率影响较小。

该膜的应用范围有：