复合纤维素膜固定化胰蛋白酶反应器及其应用于蛋白质酶解

合成了甲基丙烯酸缩水甘油酯－纤维素复合膜，并以此膜为基质共价键合固定化胰蛋白酶，以Ｎ－苯甲酰－Ｌ－精氨酰乙酯（ＢＡＥＥ）为底物，应用高效液相色谱系统测定了酶固定化膜柱的催化反应特性．研究结果表明：温度、ｐＨ值、离子强度、有机溶剂及蛋白变性剂等都对固定化酶的活力有一定的影响．在最适条件下，固定化胰蛋白酶的活力为 １７ ８００ Ｕ／ｇ干膜，蛋白载量为 ３． ６ ｍｇ／ｇ（≈０． １５ μｍｏｌ／ｇ）干膜，活性回收率达到 ５２％．固定化酶表现出较高的使用和储藏稳定性，在４０℃下，水解ＢＡＥＥ底物２４ ｈ活力无显著变化．固定化酶膜柱在４ ℃冷藏保存 １００ ｄ仍保存 ９０％以上的水解活力．固定化酶反应器被应用于蛋白质酶解的肽谱实验．

Fe_2O_3纳米粒子复合纤维素膜降解有机染料亚甲基蓝

合成Fe2O3纳米粒子复合纤维素膜.采用XRD、TEM和磁力线等多种方法对Fe2O3纳米粒子复合纤维素膜的结构和性能进行表征,并研究Fe2O3纳米粒子复合纤维素膜对亚甲基蓝的降解作用.结果表明:当溶液中H2SO4加量为25.8mol/L、H2O2加量为2.4mol/L时,用5g/L的复合纤维素膜对1.4×10-5 mol/L的亚甲基蓝溶液进行降解,25min内降解率达到100%.

可用于人造血管内层基底的电纺细菌纤维素/聚氨酯复合膜的制备与表征

将聚氨酯与细菌纤维素结合制备复合材料是原位组织工程中探索可降解自愈型人造血管的一个颇有前景的方向。研究了一种制备细菌纤维素(BC)/聚氨酯(PU)复合膜的方法,并评判其用于人造血管内层基底的应用潜力。将细菌纤维素超细粉末与聚氨酯充分混合,利用静电纺丝的技术成功制备细菌纤维素/聚氨酯复合膜,采用傅里叶红外光谱分析仪、DSC差示扫描量热仪、3D电子显微镜、扫描电子显微镜,接触角测量仪及拉伸断裂强力仪等测试仪器对复合膜的外观形貌及物理化学性能进行测试后发现:制备的复合膜同时具有细菌纤维素和聚氨酯的物理化学特性,且具有良好的亲水性及纤维网格结构,有利于提高人造血管内层的生物相容性及抗血栓性相关的血液相容性。结果表明:静电纺丝液溶质质量分数(ω溶质)为29%,其中细菌纤维素质量分数[ω(BC)]为5%~9%,聚氨酯质量分数[ω(PU)]为20%~24%时,制备的复合膜具有较好的物理化学性能,具有作为人造血管内层基底的应用潜力。

再生丝素蛋白/细菌纤维素复合膜的制备及发酵培养条件优化

将再生丝素蛋白加入生产细菌纤维素的发酵液,以木醋杆菌(Acetobacter xylinum)进行静置发酵,利用发酵过程中的较高酸性环境(pH<3.4),使菌株产生的纤维素残基(—OH)与丝素蛋白的残基(—COOH、—NH2)原位聚合,制备新型生物医学材料再生丝素蛋白/细菌纤维素(SF/BC)复合膜。通过单因素试验确定最佳发酵培养时间为10 d,并进一步通过正交试验优化发酵培养基配方为80 g/L果糖、10 g/L酵母粉、2.0 g/L无水硫酸镁、1.0 g/L柠檬酸、10 g/L磷酸氢二钠、30 g/L磷酸氢二钾,培养基初始pH为6.8。在此培养条件下SF/BC复合膜干膜的产量为1.871 5 g/L。扫描电子显微镜观测SF/BC复合膜中细菌纤维素纤维间因丝素蛋白的引入,使得纳米纤维间的孔径增大,而内部含水率也将随着孔径的增大而增加,说明丝素蛋白的引入改善了单一细菌纤维素膜在孔径、含水率等方面的性能,同时也改进了单纯丝素蛋白膜在亲水性、机械性能等方面的不足。

二次通用旋转组合设计法优化水溶性壳聚糖/纤维素复合膜的制备工艺

采用二次通用旋转试验设计,对水溶性壳聚糖/纤维素复合膜的制备工艺进行了优化,建立了复合膜的拉伸强度与水溶性壳聚糖质量分数、纤维素质量分数、甘油浓度的二次回归数学模型,并利用该模型探讨了各因素对复合膜的拉伸强度的影响。结果表明,各因素对复合膜的拉伸强度作用大小依次为纤维素质量分数>甘油质量分数>水溶性壳聚糖质量分数;水溶性壳聚糖质量分数为3.6%,纤维素质量分数为2.5%,甘油质量分数为10%时,复合膜的性能最优,在该条件下,复合膜的拉伸强度为0.801 MPa,伸长率为15.2%,且柔软度为288 mN。

抗菌-超疏水性载银纳米二氧化钛-聚氨酯复合纤维素纸膜制备及油水乳化液分离的应用

以纤维素纸为基材,采用简单的高压喷涂技术在基材表面涂覆单组分聚氨酯胶黏剂(PU)、载银纳米二氧化钛(Ag@TiO_(2)NPs)分散液,室温静置24 h后,得到抗菌-超疏水性载银纳米二氧化钛-聚氨酯(Ag@TiO_(2)NPs-PU)复合纤维素纸膜;检测样品的微观形貌、结构组成、元素分布,分析样品对于油水乳化液的分离性能及样品的耐摩擦、抗菌性能。结果表明:复合纤维素纸膜具有突出的超疏水-超亲油性能(与水的接触角为153°,与油的接触角为0°),针对油水乳化液具备优异的分离效果;在175 g负重下摩擦7次,仍具有疏水性,拥有较强的耐摩擦性能;对金黄色葡萄球菌的抑菌圈厚度最大(平均值可达13.96 mm),对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效率分别可达97.7%、98.6%,具备优异的抗菌性能。

纤维素复合膜吸附处理盐酸环丙沙星

针对废水中氟喹诺酮类抗生素盐酸环丙沙星(HCIP)的污染,以离子液体和二甲基亚砜(DMSO)共混溶液为溶剂,通过相反转技术制备了氧化石墨烯-纤维素复合膜(GOCE)和磁性氧化石墨烯-纤维素复合膜(FGCE)以除去HCIP。同时研究了氧化石墨烯质量分数、纳米Fe3O4质量分数、HCIP浓度、溶液温度、溶液pH、共存阴阳离子、水质以及再生次数等因素对复合膜吸附HCIP性能的影响。结果表明,氧化石墨烯和磁性纳米Fe3O4质量分数(相对于微晶纤维素质量)分别为5.0%和4.0%的复合膜FGCE对50mg/L的HCIP溶液的平衡吸附量可达21.67mg/g。当HCIP溶液质量浓度为10mg/L时,其吸附率为91.97%。

厚朴提取物对甲基纤维素复合膜结构及性能的影响

采用溶液浇注法将厚朴提取物填充到聚乙烯醇-400增塑的甲基纤维素(MC)包装膜中以进行改性,研究厚朴提取物添加量对甲基纤维素包装膜的抗氧化性能、抗菌性能、力学性能、阻隔性能和外观的影响,并采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对其结构进行分析。结果表明,厚朴提取物的添加赋予膜较强的抗菌性能和抗氧化性能,厚朴提取物添加量为5%时,牛津杯法测得金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别为21mm和19mm,且膜的DPPH自由基清除率可达到80.3%;随厚朴提取物的增加,膜的阻隔性能及膜在高湿度环境中的力学性能有所降低,当厚朴提取物添加量从0%增至20%时,膜的透气度增大了27.5%,拉伸强度下降了20.7%,且复合膜的红度(a*)和黄度(b*)值有所升高,但复合膜的总色差(ΔE)、亮度(L)、透明度和透光率(T)降低。

纤维素/PVA复合膜的制备及表征

用新型碱脲溶剂溶解纤维素,通过不同方法与聚乙烯醇(PVA)复合,制备得到纤维素/PVA复合膜。通过固体~1H NMR和^(13)C CP/MAS核磁共振技术对纤维素/PVA复合膜的结构进行表征,结果表明PVA对纤维素的结构几乎无影响,PVA与纤维素间的氢键作用使得纤维素/PVA复合膜稳定存在。力学性能测试结果表明,复合膜具有良好的力学性能。通过溶血实验对复合膜的血液相容性进行了表征,在所有的纤维素/PVA复合膜中,通过冷冻-解冻方法得到的纤维素/PVA复合膜的综合性能最好。

酸催化溶胶凝胶法制备细菌纤维素/SiO_2复合隔膜

在细菌纤维素水凝胶中,用酸催化正硅酸乙酯水解,原位生成纳米级Si O2粒子,压缩干燥后,得到细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)/Si O2复合隔膜,并对该复合膜的微观形貌、热稳定性以及电化学性能等进行了测试和分析。热重分析(TGA)及热收缩测试表明该BC/Si O2复合膜在200℃以下具有较好的热稳定性(零收缩);BC/Si O2复合膜的锂离子电导率在常温下(25℃)可以达到2.10×10-4 S/cm;此外,BC/Si O2复合膜在Li/Li Fe PO4半电池中表现出很好的化学和电化学稳定性。所制备的BC/Si O2复合膜有望在锂离子电池中得到应用。

醋酸纤维素/聚丙烯复合膜固定化脂肪酶的研究

以醋酸纤维素/聚丙烯复合膜为载体对脂肪酶进行吸附固定,研究了不同条件对固定化脂肪酶活性的影响,得到了最佳固定化条件:酶浓度0.020 g/mL,温度20℃,pH8.0,振荡速度100 r/min,吸附时间2 h,膜酶活力最高为4.5 U/cm2;膜酶转化反应最佳条件:最适温度35℃,比游离酶降低了5℃;最适pH 8.5,与游离酶相比pH向碱性偏移,固定化脂肪酶间歇水解橄榄油132 h酶活力为原酶活力的56.7%.

聚硅酸硫酸铝/纤维素复合膜的形貌分析

以绿色溶解体系1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备聚硅酸硫酸铝/纤维素复合膜。对聚硅酸硫酸铝/纤维素复合膜的宏观及微观形貌进行表征,并对形貌特征进行比较与分析,结果表明用离子液体制备的纤维素膜表面光滑且透明,聚硅酸硫酸铝/纤维素复合膜为白色均匀薄膜。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明随着聚硅酸硫酸铝的增多,表面条状褶皱增加,络合物呈絮状附着在复合膜表面。

石墨/再生纤维素复合膜的制备及导电性表征

介绍了以定性滤纸为纤维素原料制作再生纤维素膜的工艺,制备了石墨/再生纤维素复合膜,并通过光学显微镜、SEM及数字四探针测试仪探究石墨添加量[10%(wt)、20%(wt)、30%(wt)]对复合膜的结构与导电性能的影响。结果表明:通过低温碱尿素体系溶解后再凝固的纤维素水凝胶经由40℃环境中预处理24 h后,再高温干燥可较好地保留膜形状,避免过度收缩或卷曲。随着石墨添加量的增加,粉体在基体中分布的均匀性呈现出由好变坏的趋势,样品的平均电阻率呈现出小幅度增加的趋势。认为以石墨粉作为导电功能体具有一定的效果,石墨量可控制在10%~20%以内,对普通纤维素材料的导电功能化有一定的参考价值。

再生纤维素基交联改性纳滤膜的制备及对无机盐截留性能的研究

以竹纤维素再生膜为基膜,海藻酸钠和羧甲基纤维素的共混溶液为涂覆液,环氧氯丙烷为交联剂,采用交联法制备了一种新型纤维素复合纳滤膜。研究了纳滤膜的制备工艺和对NaCl、Na_2SO_4、MgCl_2、MgSO_4、CaCl_2(500 mg/L)的截留性能。结果表明,在海藻酸钠与羧甲基纤维素共混溶液质量分数2.0%、共混比1∶3、环氧氯丙烷质量分数3.0%条件下,纤维素复合纳滤膜的膜通量为13.75 L/(m^2·h),Na Cl截留率为48.15%,较纤维素再生膜的膜通量(487.81 L/(m^2·h))下降明显,较纤维素再生膜的截留率(1.52%)有明显提高。对几种无机盐的截留性能顺序为:Na_2SO_4﹥Mg SO4﹥Na Cl﹥Mg Cl2﹥Ca Cl2。相比纤维素再生膜,纤维素复合纳滤膜的抗张力为83.31 N,比纤维素再生膜的抗张力(46.65 N)提高了44.0%,膜伸长量4.7 mm,伸长率9.40%,抗张强度5.554 k N/m,机械性能相对提高。

二氧化钛在纤维膜材料上的光催化应用研究

文章通过原位合成的方法,将纤维素纤维膜作为合成基底,水解不同体积比钛酸丁酯/乙醇溶液,在纤维素膜上得到TiO_2颗粒,制TiO_2/纤维素纤维膜。通过红外、SEM和光催化降解表征,结果发现利用原位合成的方法制备得到的TiO_2/纤维素纤维膜,TiO_2凝颗粒部分团聚附着于纤维表面,其光催化解甲基橙降解率仅达到14%。

提高甲基纤维素复合膜机械强度和热封强度的研究

本文研究了甲基纤维素复合膜的机械强度和热封强度。结果表明:用0.2％甘油增塑的甲基纤维素复合膜,其抗拉强度、直角撕裂强度、断裂伸长率和热封强度均有所改善;掺用少量硬脂酸-软脂酸(1∶1)可使甲基纤维素复合膜机械强度和热封强度降低;甲基纤维素复合膜在贮藏过程中(-18℃、0℃、20℃、40℃,相对湿度65％),其机械强度先递减后趋于稳定,但其热封强度变化不大。

聚乙烯醇／半纤维素／纤维素纳米晶复合膜的制备和性能

通过碱解醇沉法从玉米芯中提取半纤维素,进而采用溶液共混流延法制备出不同比例的聚乙烯醇(PVA)/半纤维素共混膜,在此基础上加入通过硫酸水解脱脂棉制备的纤维素纳米晶(NCC),制备了NCC增强的复合膜.DSC、TGA、FTIR、SEM和薄膜拉伸等研究表明,复合膜的各组分间形成了氢键作用,相容性良好.在PVA/半纤维素共混膜中,半纤维素的加入大幅度提高了复合膜的断裂伸长率:当PVA与半纤维素质量比为3∶1时,复合膜的断裂伸长率高达380%,比纯PVA的140%增加了1.7倍,而拉伸强度仍能保持在较高的水平;纤维素纳米晶的加入,还可改善复合膜的韧性;半纤维素对PVA组分的结晶性能产生了影响,而刚性结构的NCC则对PVA的结晶起抑制作用.此外半纤维素和NCC的引入也提高了复合膜的热性能,使第二阶段分解速率峰的温度提高了约50℃.

细菌纤维素与γ-聚谷氨酸复合膜发酵动力学的研究

为了优化细菌纤维素与γ-聚谷氨酸复合膜发酵过程,提高复合膜产量,对木醋杆菌分批发酵复合膜进行了研究。根据木醋杆菌发酵过程的特点,在Logistic方程和Ludedking-Piret方程的基础上,建立了木醋杆菌发酵过程中菌体生长、底物消耗和细菌纤维素与γ-聚谷氨酸复合膜形成的动力学方程。利用1st Opt软件对试验数据进行了处理,得到了木醋杆菌分批发酵动力学模型参数。结果表明,模型值和试验值吻合较好,所建立的方程能较好地预测其实际发酵过程,具有很好的适用性,对细菌纤维素与γ-聚谷氨酸复合膜的发酵生产具有很好的指导意义。

蒙脱石-纤维素复合膜对Cd(Ⅱ)吸附性能研究

Cd(Ⅱ)对人类和环境都有极大的危害,为探索新的Cd(Ⅱ)的去除方法,采用纤维素和蒙脱石共同制备了蒙脱石-纤维素复合膜,探究不同蒙脱石添加量、不同Cd(Ⅱ)浓度下的Cd(Ⅱ)的吸附情况。通过X射线衍射(XRD),傅式转换红外线光谱(FTIR),和扫描电镜(SEM)分析表征改性蒙脱石特性。试验结果表明:蒙脱石、蒙脱石-纤维素复合膜对Cd(Ⅱ)的吸附量与Cd(Ⅱ)浓度成正相关;蒙脱石-纤维素复合膜对Cd(Ⅱ)的吸附量与蒙脱石的添加量有关,分别用0.25g,0.5g与20ml纤维素胶体混合制作的纤维素-蒙脱石复合膜在Cd(Ⅱ)浓度为5 mg/L,10mg/L情况下对Cd(Ⅱ)的吸附量分别为3.95×10^-3、5.34×10^-3及3.99×10^-3,6.32×10^-3,高于同等条件下蒙脱石的3.42×10^-3,4.83×10^-3;在Cd(Ⅱ)浓度为20mg/L时,纤维素-蒙脱石复合膜对Cd(Ⅱ)的吸附量为10.62×10^-3及12.15×10^-3,低于此时蒙脱石的14.67×10^-3。蒙脱石与纤维素复合形式仅存在纤维素对蒙脱石的插层,无其他明显的氧化还原反应,纤维素通过插层作用使得蒙脱石层间水分子流失从而增大了蒙脱石层间距;插层后的蒙脱石对低浓度(5mg/L,10mg/L)Cd(Ⅱ)溶液的吸附相较于蒙脱石具有更好的效果。

高碘酸钠氧化法固定化脂肪酶的研究

研究了以醋酸纤维素/聚丙烯复合膜为载体的高碘酸钠氧化法固定化脂肪酶的固定化条件,采用响应面分析法对固定化条件进一步优化,并对固定化酶膜的酶学性质进行了讨论。结果表明,以固定化酶活力为指标,当高碘酸钠浓度为0.15 mol/L,活化为60 min时,浓度为0.013 g/mL的酶液与pH 8.0的磷酸盐缓冲溶液于戊二醛质量分数0.24%,温度4℃下,进行交联反应,反应3.1 h后,获得的固定化酶活最高,为0.52 U/cm2。固定化酶膜的酶学性质为:固定化酶最适温度35℃,最适pH为9.0。