基于中空纤维的灌流培养细胞截留技术的研究

近年来由于生物制药行业对于蛋白产品需求的日益增加,连续型细胞培养工艺的灌流培养模式越来越受到重视.为了维持生物反应器中较高的细胞数量和生产力,收获纯度较高的蛋白产品,需要一种良好的分离装置来保留生物反应器中的细胞.本文在比较不同类型的细胞截留技术的基础上,总结了中空纤维过滤技术操作条件温和、通量大、过滤精度高且应用广泛的优势.为了缓解中空纤维过滤过程中存在的膜污染问题,延长膜组件寿命,本文还分析了灌流培养常用的中空纤维膜材质、孔径大小、组件内径、长度及填充密度等设计因素,讨论了不同的切向流过滤操作参数对膜组件的影响,以期为灌流培养工艺领域中细胞分离用中空纤维膜组件的设计与优化提供理论依据.

PVDF-g-PNIPAAm温敏抗污染膜的制备及性能研究

通过自由基共聚将聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)接枝到了碱处理聚偏氟乙烯(PVDF)粉末上,合成接枝共聚物PVDF-g-PNIPAAm。以此为原材料通过相转化法制备温敏抗污染分离膜。通过调控反应时间,达到不同的PNIPAAm接枝率,研究了不同接枝率对膜结构及性能的影响。结果表明,随着反应时间的延长,PNIPAAm的接枝率逐渐增加。成膜过程中发挥致孔作用明显致使膜表面的微孔数目逐渐增加。此外,PNIPAAm的接枝率越高膜的亲水性越强,且温敏性能提高。由于室温下PNIPAAm的亲水性,膜表面易形成水化层,从而提高改性膜的抗蛋白质污染性能。

两性离子聚合物表面改性的聚偏氟乙烯抗污染膜的制备及性能

提高聚偏氟乙烯(PVDF)抗污染性能是改善PVDF应用效果的重要途径。文中通过自由基聚合的方法将抗污染材料——两性离子类化合物磺酸甜菜碱(DMAPS)接枝到碱处理过的PVDF膜表面。研究了接枝DMAPS后,PVDF膜表面的结构与性能变化,并初步探讨了改性后的PVDF膜对牛血清蛋白的吸附性能。结果表明,在PVDF膜表面接枝DMAPS后,膜表面孔洞减小,亲水性提高。虽然改性后的PVDF膜通量有所下降,但通过牛血清蛋白(BSA)的振荡吸附实验发现,两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能。与PVDF原膜相比,改性膜在BSA溶液中通量下降率小,用水清洗后膜通量恢复率高。

溶剂对PVDF-g-PNIPAAm成膜过程及膜性能的影响

研究了不同溶剂种类对PVDF-g-PNIPAAm共聚膜的成膜过程及结构性能的影响,结果表明,DMF为制备PVDF-g-PNIPAAm共聚膜的最佳溶剂。

低温等离子体预处理针织管增强PVDF中空纤维膜性能分析

为解决增强型PVDF中空纤维膜的界面黏结问题,以PET针织管为增强体,PVDF为铸膜液,采用低温等离子体对针织管表面进行预处理,并利用浸没沉淀相转化法制备增强型中空纤维膜。通过测试增强膜的纯水通量、孔隙率、平均孔径及力学性能等,研究了不同等离子体处理时间对增强膜性能的影响。结果表明:等离子体处理对增强膜的纯水通量、孔隙率及平均孔径影响较小,但对改善增强膜界面结合强度效果明显。与未改性前相比,当处理时间为15 min时,增强膜的拉伸强度提升了22.6%,爆破强度提升了40%,超声振荡前后膜纯水通量的变化量减小了71.2%,这时膜的力学性能最佳,综合性能最优。

用于膜蒸馏的PVDF/PDMS疏水复合膜的研究及性能优化

通过表面涂覆法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/有机硅疏水复合膜.实验将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、正硅酸乙酯(TEOS)及催化剂二丁基二月桂酸锡按一定比例混合,涂于聚偏氟乙烯中空纤维膜基膜表面并固化交联,研究和讨论影响涂层效果的主要因素,得到正交实验的最优因子组合,使改性后的膜丝具有较好的性能.结果表明:在正己烷/聚二甲基硅氧烷/正硅酸乙酯/催化剂体系中,正硅酸乙酯含量是影响膜蒸馏水通量的主要因素;聚二甲基硅氧烷含量对膜的透气系数的影响最大,浸泡时间主要影响膜的疏水性.优化的疏水涂层条件为:m(聚二甲基硅氧烷)∶m(正硅酸乙酯)∶m(催化剂)=10∶2∶1(质量比),涂层温度28℃,浸泡时间20s.测试结果显示,有机硅涂敷后聚偏氟乙烯膜的表面静态接触角从83°提高到116°,且膜蒸馏通量保持率达90%以上,通量随运行时间延长的衰减情况得到改善.

编织管增强PVDF中空纤维膜界面处理及性能研究

为解决污水处理过程中PVDF中空纤维膜易剥离和分层问题,以两种涤纶编织管作为中空纤维膜的增强体,分别使用硅烷偶联剂KH570和丙烯酸酯黏合剂对编织管外表面进行预处理,以增强编织管与PVDF铸膜液的结合性能。通过测试编织管增强PVDF复合膜的水通量、孔隙率及爆破强度,分析复合膜表面及截面微观形貌,对比两种改性剂用量对两种编织管增强复合膜性能的影响。结果表明:随着改性剂用量增加,经硅烷偶联剂KH570及丙烯酸酯粘合剂处理后的复合膜与未处理的复合膜相比较,水通量略有下降;孔隙率呈逐渐减小的趋势;拉伸强度及爆破强度均有较大幅度的提高;综合比较,两种整理剂用量达到3 g/5 m时,增强复合膜各项性能最优,其中线密度为42.79 tex的2#编织管增强复合膜性能好于线密度为27.78 tex的1#编织管增强复合膜。

聚偏氟乙烯膜表面抗污染性仿生构筑研究

利用聚多巴胺二次功能化法,将单端氨基聚乙二醇(PEG-NH_(2))仿生固定于聚偏氟乙烯膜(PVDF)表面,构建具有优异抗污染性的PVDF膜。利用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜研究了PEG-NH_(2)对PVDF膜表面结构、元素组成等进行表征分析,同时利用接触角、静态蛋白吸附、表面荷电性、动态渗透分离性能等分析了PEG-NH_(2)对PVDF膜表面抗污染性能的影响。结果表明,经过PEG-NH_(2)在PVDF膜表面的仿生修饰,改性膜表面亲水性增强,形成了稳定的抗污染改性层,膜表面粗糙度降低,增强了膜表面亲水性和抑制蛋白黏附性能,同时改性膜渗透分离性能显著提升,在水处理领域展示出潜在的应用前景。