再生纖維素納米纖維膜的制備及其蛋白質(zhì)分離性能

鳳 權(quán)， 武丁勝， 桓 珊， 楊子龍， 應(yīng)志祥

(安徽工程大學(xué) 安徽省紡織面料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 安徽 蕪湖 241000)

再生纖維素納米纖維膜的制備及其蛋白質(zhì)分離性能

鳳 權(quán)， 武丁勝， 桓 珊， 楊子龍， 應(yīng)志祥

(安徽工程大學(xué) 安徽省紡織面料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 安徽 蕪湖 241000)

為將納米纖維膜應(yīng)用于蛋白質(zhì)分離處理，用靜電紡絲和化學(xué)改性方法制備聚丙烯腈/再生纖維素(PAN/RC)復(fù)合納米纖維膜，通過(guò)掃描電鏡、紅外光譜、比表面積及孔徑分析等對(duì)制備的復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行了表征，并將制備的再生纖維素復(fù)合納米纖維膜作為分離層，構(gòu)建膜分離系統(tǒng)并分離純化血清白蛋白，通過(guò)調(diào)節(jié)操作壓力和過(guò)濾時(shí)間等影響因素，確定其分離純化過(guò)程的最佳條件。研究結(jié)果表明：在操作壓力為0.10 MPa、過(guò)濾時(shí)間為1.5 h條件下，再生纖維素復(fù)合納米纖維膜對(duì)蛋白質(zhì)的截留率達(dá)到80.04%，膜通量達(dá)到1.85 L/(m2·min)，與商用聚醚砜超濾膜相比，在截留率差異不大的情況下，膜通量有了數(shù)倍的提升；同時(shí)再生纖維素復(fù)合納米纖維膜具有優(yōu)異的重復(fù)使用能力，并在使用的過(guò)程中保持良好的納米纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)。

靜電紡絲； 再生纖維素納米纖維； 蛋白質(zhì)分離； 膜通量

蛋白質(zhì)作為生物體的重要組成部分一般存在于相對(duì)復(fù)雜的溶液體系中，而且在生產(chǎn)過(guò)程中，蛋白質(zhì)對(duì)外界環(huán)境中的酸堿度、溫度等變化較為敏感，易影響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)而變性[1]。目前，常用于分離純化蛋白質(zhì)的方法主要有沉淀法、離子交換法、電泳法、離心法、色譜法等，但是這些方法也存在較多缺陷，例如生產(chǎn)成本較高，工藝過(guò)程較為復(fù)雜，分離純化效率較低等，不利于其推廣使用[2-4]。近年來(lái)，膜分離技術(shù)在蛋白質(zhì)分離純化過(guò)程中，由于工藝簡(jiǎn)單、處理?xiàng)l件溫和、無(wú)需添加試劑等優(yōu)點(diǎn)逐漸引起了人們的關(guān)注。在膜分離過(guò)程中，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)姆蛛x膜，調(diào)節(jié)操作壓力和過(guò)濾時(shí)間等因素，即可快速高效地分離純化復(fù)雜體系中的蛋白質(zhì)。膜分離技術(shù)主要是利用膜兩側(cè)存在的推動(dòng)力，使混合物中原料的組分可透過(guò)選擇膜而對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純的一種分離過(guò)程[5-6]。當(dāng)前，靜電紡絲制備的納米纖維膜已經(jīng)成為膜分離方面的研究熱點(diǎn)之一[7-9]。利用靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維膜，由于纖維直徑小，比表面積大，孔隙率較高，在分離純化蛋白質(zhì)的過(guò)程中能夠有效地提高分離純化效率，降低能耗，有利于膜分離技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用[10-12]。

本文主要利用靜電紡絲技術(shù)制備聚丙烯腈/醋酸纖維素(PAN/CA)復(fù)合納米纖維膜，然后通過(guò)化學(xué)改性制備聚丙烯腈/再生纖維素(PAN/RC)復(fù)合納米纖維膜即再生纖維素復(fù)合納米纖維膜，將上述纖維膜和聚醚砜(PES)超濾膜作為分離層，分別構(gòu)建膜分離系統(tǒng)，對(duì)同一濃度的血清白蛋白溶液進(jìn)行膜分離處理。同時(shí)，通過(guò)靜電紡絲和化學(xué)改性得到的再生纖維素復(fù)合納米纖維膜孔隙率較高，親水性能較好，在蛋白質(zhì)分離純化過(guò)程中能夠有效提高膜通量和分離膜的抗污染能力。本文系統(tǒng)地分析了再生纖維素復(fù)合納米纖維膜對(duì)牛血清白蛋白溶液的分離性能，為納米纖維膜應(yīng)用于蛋白質(zhì)溶液后處理提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

聚丙烯腈(PAN，質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量為90 000)，分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；二醋酸纖維素(CA，質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量為131 900)，分析純，購(gòu)于阿拉丁化學(xué)試劑有限公司；N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、NaOH，分析純，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；考馬斯亮藍(lán)(G-250)、血清白蛋白，購(gòu)于上海金穗生物科技有限公司；

自制高壓靜電紡絲機(jī)(包括注射器、高壓電源、滾筒接收裝置等)；F-sorb2400型BET比表面積及孔徑分析儀；MSC300型國(guó)產(chǎn)杯式超濾器(杯體為有機(jī)玻璃)及PES超濾膜截留分子質(zhì)量為50 kDa；S-4800型掃描電子顯微鏡；日本島津IR Prestige-21型傅里葉紅外光譜儀；DSA-25型光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x。

1.2 PAN/RC復(fù)合納米纖維膜的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取3.36 g聚丙烯腈粉末和1.44 g醋酸纖維素切片溶解于35.2 g N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，于40 ℃下恒溫磁力攪拌至完全溶解，制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12% 的均勻紡絲液 (其中PAN與CA的質(zhì)量比為7∶3)。將PAN/CA復(fù)合紡絲液放于注射器中，并將注射器連接于高壓直流電源，采用滾筒接收PAN/CA復(fù)合納米纖維(滾筒與地線(xiàn)相接)。其紡絲參數(shù)主要設(shè)置為：滾筒與注射器之間距離20 cm，注射器噴射速度0.5 mL/h，施加電壓18 kV。在上述條件下，連續(xù)紡絲20 h后，將收集到的納米纖維膜放于40 ℃真空干燥箱中干燥2 h，備用。

將上述成功制備的PAN/CA復(fù)合納米纖維膜先后放入0.05 mol/L和0.1 mol/L的NaOH溶液中反應(yīng)一段時(shí)間后，取出，用蒸餾水清洗，然后將其放于40 ℃真空干燥箱中烘干，備用。靜電紡絲PAN/CA復(fù)合納米纖維膜經(jīng)過(guò)2次水解改性，從而制備PAN/RC復(fù)合納米纖維膜，即再生纖維素復(fù)合納米纖維膜。

1.3 納米纖維膜的性能表征

1.3.1 納米纖維膜形貌觀察

采用日本日立公司的S- 4800型掃描電子顯微鏡對(duì)各種待測(cè)納米纖維膜進(jìn)行形貌觀察，測(cè)試前對(duì)待測(cè)纖維膜樣品進(jìn)行噴金處理。

1.3.2 納米纖維膜紅外光譜測(cè)定

按照紅外光譜測(cè)試要求，制備各種納米纖維膜測(cè)試樣品，利用日本島津公司的IR Prestige-21型傅里葉紅外光譜儀對(duì)各種復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行紅外光譜分析，測(cè)試各纖維中的功能性基團(tuán)。

1.3.3 納米纖維膜比表面積及孔徑測(cè)試

參考GB/T 9587—2004《氣體吸附BET法測(cè)定固態(tài)物質(zhì)的表面孔》按比表面積及孔徑測(cè)試要求，制備PAN/RC納米纖維膜測(cè)試樣品，采用美國(guó)康塔NOVA 2000e型比表面積及孔徑分析儀測(cè)試納米纖維膜的比表面積和孔徑。

1.4 膜分離系統(tǒng)的構(gòu)建

為分析再生纖維素復(fù)合納米纖維膜對(duì)蛋白質(zhì)溶液分離純化的能力，將相同厚度的復(fù)合納米纖維膜(再生纖維素納米纖維膜測(cè)定的孔體積、平均孔徑、BET比表面積分別為0.05 mL/g、32.55 nm、28.57 m2/g)和商業(yè)使用的PES超濾膜作為分離膜，分別構(gòu)建膜分離系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[13]。其中，將錦綸導(dǎo)流網(wǎng)作為支撐層，再將分離膜覆蓋于上層，然后血清白蛋白溶液會(huì)在一定的壓力驅(qū)動(dòng)下選擇性透過(guò)分離膜，達(dá)到分離純化蛋白質(zhì)的效果。

1.5 膜分離性能的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量的血清白蛋白樣品溶于蒸餾水中，完全溶解制備1 mg/mL的血清白蛋白溶液。分別將4層的PAN/RC納米纖維膜和PES超濾膜作為過(guò)濾層，構(gòu)建膜分離系統(tǒng)分離純化血清白蛋白溶液。通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)中的壓強(qiáng)和過(guò)濾時(shí)間等影響因素，測(cè)定2種分離膜對(duì)血清白蛋白的截留率和溶液透過(guò)通量，用于評(píng)價(jià)2種納米纖維膜分離純化血清白蛋白能力的強(qiáng)弱。其中，蛋白質(zhì)截留率[14]是指溶液中血清白蛋白被膜截留的量與所占溶液中總量的比率，具體計(jì)算如下式所示：

式中：C0表示膜分離前溶液中蛋白質(zhì)的初始質(zhì)量濃度，mg/mL；CP表示膜分離后濾過(guò)液中蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度，mg/mL。

膜通量，即溶液透過(guò)通量是指在單位時(shí)間、單位面積的分離膜透過(guò)的溶液體積，用下式計(jì)算：

式中：V表示濾過(guò)液的體積，L；S表示分離膜的有效面積，m2；t表示膜分離的操作時(shí)間，min。

1.5.1 分離時(shí)間的影響

當(dāng)操作壓力為0.1 MPa時(shí)，磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速設(shè)置為100 r/min，分別測(cè)定不同過(guò)濾時(shí)間下再生纖維素復(fù)合納米纖維膜和PES超濾膜的膜通量和蛋白質(zhì)截留率，實(shí)驗(yàn)采用1 mg/mL的血清白蛋白溶液作為待過(guò)濾液。

1.5.2 壓力的影響

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)過(guò)濾時(shí)間均為90 min，操作壓力在0.04～0.12 MPa之間變化時(shí)，研究操作壓力對(duì)膜通量和蛋白質(zhì)截留率的影響。

1.5.3 納米纖維膜重復(fù)使用性能測(cè)試

分別用再生纖維素納米纖維膜和商業(yè)PES超濾膜分離1 mg/mL的血清白蛋白溶液，在0.1 MPa的操作壓力下過(guò)濾分離90 min，取出納米纖維膜用蒸餾水清洗3～5次，然后在相同條件下將納米纖維膜重復(fù)測(cè)試5次，計(jì)算每次分離過(guò)程中的膜通量和蛋白質(zhì)截留率。

2 結(jié)果與討論

2.1 PAN/RC復(fù)合納米纖維膜的性能分析

2.1.1 PAN/RC復(fù)合納米纖維膜形貌

利用靜電紡絲和水解改性制備PAN/RC復(fù)合納米纖維膜，并將其用于分離純化血清白蛋白，將分離純化血清白蛋白前后的復(fù)合納米纖維膜通過(guò)掃描電鏡觀察纖維表觀形態(tài)，結(jié)果如圖2所示。由圖可知，經(jīng)過(guò)靜電紡絲和水解改性可成功制備纖維成形良好、直徑均勻的再生纖維素復(fù)合納米纖維膜。同時(shí)，PAN/RC復(fù)合納米纖維膜在分離純化血清白蛋白溶液的過(guò)程中，其纖維的外觀形態(tài)依然保持穩(wěn)定，并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的溶脹損壞現(xiàn)象，但是纖維直徑略微變大，原因是復(fù)合納米纖維上覆有少量血清白蛋白，從而使纖維略微變粗。

2.1.2 納米纖維膜的紅外光譜分析

2.2 復(fù)合納米纖維膜的分離性能

本文實(shí)驗(yàn)采用靜電紡絲和水解改性制備再生纖維素納米纖維膜分離血清白蛋白溶液，主要以蛋白質(zhì)截留率和溶液透過(guò)通量來(lái)表征膜分離性能。在膜分離過(guò)程中，操作壓力、處理時(shí)間、膜孔徑大小及其分布、溶液流速等因素都極大地影響著膜分離性能[15]。本文主要研究膜分離過(guò)程中的操作壓力和分離時(shí)間與蛋白質(zhì)的截留率和溶液透過(guò)通量之間的關(guān)系，同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定溶液中蛋白質(zhì)的含量。

2.2.1 膜分離時(shí)間對(duì)蛋白質(zhì)分離純化的影響

當(dāng)操作壓力恒定為0.1 MPa時(shí)，納米纖維膜分離血清白蛋白時(shí)間與膜透過(guò)通量和蛋白質(zhì)截留率之間的關(guān)系如圖4所示。由圖可知，隨過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，PAN/RC納米纖維膜和PES超濾膜的膜通量均呈下降趨勢(shì)，原因是纖維膜在分離蛋白質(zhì)溶液過(guò)程中，隨分離時(shí)間的增加，溶液流動(dòng)阻力也在逐漸增大，由于纖維膜表面產(chǎn)生吸附阻力、沉積阻力以及濃差極化現(xiàn)象從而降低了膜通量[16]。同時(shí)，再生纖維素納米纖維膜的膜通量是PES超濾膜膜通量的4倍左右， 即在相同的操作壓力下，再生纖維素納米纖維膜分離血清白蛋白的速度更快。分析蛋白質(zhì)截留率與分離時(shí)間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，隨分離時(shí)間的增加，再生纖維素納米纖維膜對(duì)血清白蛋白溶液的截留率逐漸變大，最高達(dá)到80.04%，具備較高的截留率。

2.2.2 操作壓力對(duì)蛋白質(zhì)分離純化的影響

將PAN/RC納米纖維膜和PES超濾膜在0.04～0.12 MPa壓強(qiáng)下過(guò)濾90 min后，計(jì)算2種納米纖維膜的膜通量和截留率的變化情況，如圖5所示。由圖可知，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間相同，操作壓力不同時(shí)，2種纖維膜分離純化血清白蛋白性能各不相同。當(dāng)操作壓力較小時(shí)，由于納米纖維膜本身在分離過(guò)程中對(duì)溶液流動(dòng)產(chǎn)生一定的過(guò)濾阻力，因此PAN/RC納米纖維膜和PES超濾膜在分離初期的膜通量都較低；隨著壓力的增大，血清白蛋白溶液流動(dòng)的動(dòng)力增加，因此2種納米纖維膜的膜通量都增大，但再生纖維素納米纖維膜的膜通量增加速率更快。由圖5還可看出，在相同分離時(shí)間、不同的操作壓強(qiáng)條件下，再生纖維素納米纖維膜的膜通量始終高于PES超濾膜。觀察蛋白質(zhì)截留率變化發(fā)現(xiàn)，在相同分離時(shí)間的條件下，隨操作壓強(qiáng)的增加，再生纖維素納米纖維膜和PES超濾膜均保持較高截留率，納米纖維膜截留率雖出現(xiàn)小幅波動(dòng)但基本保持平穩(wěn)。當(dāng)分離時(shí)間一定，在0.1 MPa操作壓力下，納米纖維膜可高效分離血清白蛋白。當(dāng)操作壓力繼續(xù)增加時(shí)，納米纖維膜有少許損壞，造成蛋白質(zhì)流失。

在實(shí)際的蛋白質(zhì)分離純化過(guò)程中，膜分離系統(tǒng)應(yīng)保證在較高的截留率基礎(chǔ)上，能大幅提高其處理效率，這樣才能更好地運(yùn)用到社會(huì)生活中，因此選擇在90 min的過(guò)濾時(shí)間內(nèi)，0.1 MPa操作壓力下，PAN/RC納米纖維膜可高效地分離純化血清白蛋白。

2.2.3 納米纖維膜重復(fù)使用性能

在操作壓力為0.1 MPa，過(guò)濾時(shí)間為90 min的條件下，2種纖維膜重復(fù)使用性能測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，隨著重復(fù)使用次數(shù)的增加，2種分離膜的的分離性能基本保持穩(wěn)定。同時(shí)再生纖維素納米纖維膜經(jīng)過(guò)5次重復(fù)分離血清白蛋白實(shí)驗(yàn)后，其蛋白質(zhì)截留率雖略低于商業(yè)PES超濾膜，但膜通量是商業(yè)PES超濾膜膜通量的4倍左右，而且也具備優(yōu)良的重復(fù)使用能力。

3 結(jié) 論

本文研究采用靜電紡絲制備PAN/CA復(fù)合納米纖維膜，再經(jīng)水解制備PAN/RC復(fù)合納米纖維膜即再生纖維素復(fù)合納米纖維膜。

再生纖維素納米纖維膜由于引入羥基等功能性基團(tuán)，不僅能改善纖維膜本身的浸潤(rùn)性、耐污染性，而且具有良好的生物相容性。基于再生纖維素納米纖維膜構(gòu)建的膜分離系統(tǒng)，用于分離血清白蛋白溶液，其蛋白質(zhì)的截留率可達(dá)到 80.04%，膜通量能達(dá)到 1.85 L/(m2·min)，與PES超濾膜分離純化血清白蛋白相比，在維持較高截留率的基礎(chǔ)上，膜通量得到大幅提高，而且該納米纖維膜可多次重復(fù)使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，再生纖維素納米纖維膜在蛋白質(zhì)分離純化預(yù)處理上具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。

FZXB

[1] 羅鳴，尚閩，鄭祥. 蛋白截留法評(píng)價(jià)超濾膜分離性能研究[J]. 膜科學(xué)與技術(shù), 2014(6): 56-61. LUO Ming, SHANG Min, ZHENG Xiang. Discussion about assessment of ultrafitration memebranes retention performance by seprating protein method[J]. Membrane Science and Technology, 2014(6): 56-61.

[2] 呂曉龍.中空纖維多孔膜性能評(píng)價(jià)方法探討[J].膜科學(xué)與技術(shù), 2011(2):1-6. Lü Xiaolong. Discuss about the measure methods for performance of hollow fiber porous membranes[J]. Membrane Science and Technology, 2011(2):1-6.

[3] 鳳權(quán)，湯斌. 粘桿菌素發(fā)酵液微濾膜分離處理過(guò)程研究[J]. 生物學(xué)雜志，2010，27(1): 43 -46. FENG Quan, TANG Bin. Research on colistin fermentation broth treatment with microfitration memberane separation technology[J]. Journal of Biology, 2010, 27(1): 43 -46.

[4] 周建軍，張歡，何明. 纖維素基吸附分離材料研究進(jìn)展[J]. 高分子通報(bào)，2015(6)：29-36. ZHOU Jianjun, ZHANG Huan, HE Ming. Research advances of cellulose-based adsorption and separation material[J]. Polymer Bulletin, 2015(6)：29-36.

[5] 姚紅娟，王曉琳. 膜分離技術(shù)在低分子量生物產(chǎn)品分離純化中的應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展，2003(2)：146-152. YAO Hongjuan, WANG Xiaolin. Membrane separation technology and its application in purifying and separating bioproducts with low molecular weights[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2003(2)：146-152.

[6] 鳳權(quán), 王清清, 魏取福, 等. Cd2+-PVA/PA6金屬配合納米纖維的制備及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析[J]. 紡織學(xué)報(bào), 2012, 33(3): 5-8. FENG Quan, WANG Qingqing, WEI Qufu, et al. Preparation of Cd2+-PVA/PA6 metal chelated nanofibers and analysis of reaction kinetics[J]. Journal of Textile Research, 2012, 33(3): 5-8.

[7] FENG Quan, HOU Dayin, ZHAO Yong, et al. Electrospun regenerated cellulose nanofibrous membranes surface-grafted with polymer chains/brushes via the ATRP method for catalase immobilization[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2014, 6:20958-20967.

[8] LU P，HSIEH Y L. Lipase bound cellulose nanofibrous membrane via cibacron blue F3GA affinity ligand [J]. Journal of Membrane Science，2009，330(1/2): 288 -296.

[9] FENG Q，WEI Q F，HOUD Y，et al. Preparation of amidoxime polyacrylonitrile nanofibrous membranes and their applications in enzymatic membrane reactor[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics，2014，9(2): 146-152.

[10] FENG Q，WANG X Q，WEI A F，et al. Surface modified ployacrylonitrile nanofibers and application for metal ions chelation[J]. Fibers and Polymers，2011，12(8): 1025-1029.

[11] 梁斌，王建強(qiáng)，潘凱，等. 靜電紡絲納米纖維在膜分離中的研究進(jìn)展[J]. 高分子通報(bào)，2013(4)：99-107. LIANG Bin, WANG Jianqiang, PAN Kai, et al. Development of electrospinning nanofibers for membrane separation[J]. Polymer Bulletin, 2013(4)：99-107.

[12] 鳳權(quán), 侯大寅, 畢松梅. AOPAN納米纖維金屬離子配合性能及動(dòng)力學(xué)分析[J]. 東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 41(2): 143-147. FENG Quan, HOU Dayin, BI Songmei. Properties of the AOPAN nanofibers for the metal ions chelation and kinetics analysis[J]. Journal of Donghua University(Natural Science), 2015, 41(2): 143-147.

[13] 鳳權(quán), 魏安靜, 侯大寅, 等. 基于AOPAN納米纖維膜的粘桿菌素發(fā)酵液后處理研究[J]. 生物學(xué)雜志, 2014, 31(5): 89-92. FENG Quan, WEI Anjing, HOU Dayin,et al. Study on preparation of AOPAN nanofibrous membrane and their applications for filtration treatment of colistin fermentation broth[J]. Journal of Biology, 2014, 31(5): 89-92.

[14] 侯娟，邵嘉慧，何義亮. 溶液環(huán)境對(duì)荷電超濾膜和傳統(tǒng)中性超濾膜去除天然有機(jī)物的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2010，31(6)：1518-1525. HOU Juan, SHAO Jiahui, HE Yiliang. Comparison of the effect of solution environment on humic acid removal behavior with charged and traditional neutral ultrafiltration membranes[J]. Environmental Science, 2010，31(6)：1518-1525.

[15] RAJESH S, MAHESWARI P, SENTHILKUMAR S, et al. Preparation and characterization of poly(amide-imide) incorporated cellulose acetate membranes for polymer enhanced ultrafiltration of metal ions[J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 171(5): 33-44.

[16] LAKSHMI K, PATHAN M A, RASHEETH A. Separation of proteins from aqueous solution using cellulose acetate/poly(vinyl chloride) blend ultrafiltration membrane[J]. Journal of Membrane Science，2011, 46:2914-2921.

Preparation and protein separation properties of regenerated cellulose nanofiber membrane

FENG Quan, WU Dingsheng, HUAN Shan, YANG Zilong, YING Zhixiang

(AnhuiProvincialKeyLaboratoryofTextileFabric,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu,Anhui241000,China)

Polyacrylonitrile/ regenerated cellulose (PAN/RC) composite nanofibers membrane were prepared by electrospinning and chemical modification for the separation and purification of serum albumin. Composite nanofiber membranes were characterized by scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, specific surface area and pore size analysis. The membrane separation system was assembled by the PAN/RC composite nanofiber membrane, which was overlaid to form the reaction layer. The optimal condition of the protein separation were analyzed by adjusting the operating pressure, filtration time and the pH value. Results showed that the rejection rate of serum albumin and flux of membrane could reach 80.04% and 1.85 L/(m2·min), respectively, under the following conditions: the operating pressure was 0.10 MPa, and the processing time was 1.5 h. Compared with the polyether sulphone commercial ultrafiltration membranes, the rejection rate decreased slightly, while the transport flux improved by several times. At the same time, the experimental results indicated that the regenerated cellulose nanofiber membrane possessed excellent reusability. Additionally, the regenerated cellulose nanofiber membrane could well retain the nanofiber morphological structure after the separation of serum albumin for several times in aqueous environment.

electrospinning; regenerated cellulose nanofiber; separation of protein; flux

10.13475/j.fzxb.20151203906

2015-12-31

2016-08-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21377004)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1408085ME87)；安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2016SD04)；安徽省科技計(jì)劃項(xiàng)目(1604b0602024)

鳳權(quán)(1975—)，男，副教授，博士。 主要研究方向?yàn)楣δ苄约{米纖維。E-mail: fengquan@ahpu.edu.cn。

TQ 342

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