一种除病毒复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及膜分离技术领域，公开了一种除病毒复合膜及其制备方法。所述复合膜包括预过滤层、分离层，所述预过滤层与分离层之间存在交界区，所述交界区平均孔径范围在(350~750)nm。所述膜的制备方法为先分别配制铸膜液a和铸膜液b，将铸膜液a刮涂在载体表面形成第一膜层，置于空气中静置，然后将铸膜液b刮涂在第一膜层上形成第二膜层，得到初生态复合膜，最后进行相分离得到除病毒复合膜。本发明专利技术复合膜预防了膜的提前堵塞，保持较长时间的稳定通量，解决了传统单层超滤膜在纯化蛋白过程中聚集体造成的通量衰减过快问题。体造成的通量衰减过快问题。体造成的通量衰减过快问题。

【技术实现步骤摘要】
一种除病毒复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，尤其涉及一种除病毒复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]超滤膜和微滤膜由于孔径和驱动压力的不同，适用于不同的领域。超滤膜的有效孔径范围在5
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100纳米，可用于浓缩或过滤可溶大分子，如蛋白质、DNA、天然或合成的聚合物。微滤膜的有效孔径范围在0.1
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10微米，用于以死端过滤模式从液体流或气体流去除颗粒，如固体颗粒、细菌和微生物。虽然超滤膜和微滤膜应用原理相同，但其发展历史却完全不同。超滤膜是反渗透膜研究中的衍生产品，通过浸没浇铸法制成的，具有表皮且为非对称。而微滤膜又被称为“空气铸”的膜，在潮湿气氛中通过蒸发聚合物溶液的薄层而制成的，为对称结构且无表皮。将这两种膜进行结合，可以达到一些更为高效的应用。病毒过滤是蛋白质纯化中的重要步骤，以获得期望产品用于诊断或治疗应用。但是实现有效病毒过滤的挑战之一在于一些杂质，尤其是蛋白聚集体，具有与蛋白质类似的大小。在使用常规超滤膜对病毒进行过滤时，预聚体会造成膜的淤塞或堵塞，极大程度的降低了蛋白通过超滤膜的流速，降低了膜的使用寿命。
[0003]中国专利（CN105980047B）中借助含丙烯酰胺的过滤器选择性结合蛋白聚集体，达到感兴趣的单体蛋白和蛋白聚集体的分离。该过程对蛋白质溶液的预过滤，无疑增加了成本以及操作步骤。双层复合超滤膜由于其独特的结构，可以删减其他的工艺步骤达到预过滤的效果，在蛋白纯化过程中第一层微滤膜可以提前保留溶液中的蛋白聚集体；再通过第二层的超滤膜去除病毒，这样的设计很大程度上预防了膜的提前堵塞，保持较长时间的稳定通量。
[0004]通过非溶剂热诱导相分离是制备双层膜的方法之一。Qian
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Cheng Xia等的Structure design and applications of duallayer polymeric membranes(2018). Journal of Membrane Science, 562, 85
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111中给出了简要的讨论。制备双层膜的一个优选方法是共浇铸法，其中涂覆两层且涂覆过程中基本上没有时间间隔，极大地简化了膜制备过程。为此，共浇铸技术在当时受到相当大的关注，该技术选用廉价且易于获得的聚合物材料作为支撑层，并使用高性能聚合物材料作为选择层。在现有技术中，通过共浇铸的方式同时浇铸各单独的层，在上一个浇铸层和下一个浇铸层之间基本没有时间间隔，可达到方便快捷的效果。但该方式在实际研究中发现会由于两种膜材料的特性差异，溶剂体系差异，双层膜在相转化过程中易于分层。以及出现两种浇铸液混溶现象的发生，导致最终成品膜的内部结构变得不均匀，从而影响膜性能的稳定性。独特的膜结构往往是使膜保留了出色分离性能的重要因素之一，同时降低了膜制备成本和工艺步骤。然而，中国专利（CN1759924B）描述了由多于一种聚合物溶液制成的叠加式多层平面薄膜的制备方法，并设计了相应的涂覆装置，使多层膜具有梯度分布的孔径。中国专利（CN112337324A）描述了一种亲疏水可控的双层膜及其制备方法，通过结合疏水改性工艺和一步共刮涂工艺开发了用于非极性溶剂/溶质分离的双层膜。该方式大大降低了生产成本，然而该结构在过滤蛋白预
聚体有所欠缺。美国专利（US5620790）描述了一种多层复合超滤膜，该方法是将聚合物材料支持体上的第一层浇在基板上，然后在第一层或前层出现混浊之前浇上另一层，该过程中极大提高的生产速率，能高效去除病毒，但是没有提及实现高通量以及预过滤的功效。美国专利（US7208200）中，依次浇铸可能会在截留区和预过滤区之间产生具有致密和皮肤状结构的清晰分界线或区域。但该分界线处没有贯通的结构可能存在颗粒积聚现象，导致通量发生下降。以上的特点充分表明了多层膜在去除病毒中具有广阔的前景，且能耗更低，操作简单，在实际应用中可大大降低生产成本。
[0005]在构建复合膜的方法中，有利用相同或不同材料的单层结构膜通过叠加的方式获得的叠层膜，但该方法存在有一些缺陷。首先，每一层膜需要单独制备并进行叠加，会让成本上升并使生产效率下降；第二，制备较薄的单层膜是十分困难的，容易出现破损或褶皱；而膜整体太厚无疑会让膜的通量降低，失去竞争优势。第三，通过叠加获得的膜贴合度必然有所影响，可能在制备折叠的过滤器的过程中出现破损，导致异物进入隔层中影响过滤器性能。而采用依次浇铸可能会在截留区和预过滤区之间产生具有致密和皮肤状结构的清晰交界线或区域。但该交界线处没有贯通的结构可能存在颗粒积聚现象，导致上下一定区域内的平均孔径明显变小，使得通量发生下降。为此，需要选择一种方式使复合膜之间的贴合度更高以及具有更高的通量。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决以上现有技术问题，本专利技术提供一种除病毒复合膜及其制备方法。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种除病毒复合膜，所述膜包括预过滤层和分离层，所述预过滤层一侧为进液面，所述分离层远离预过滤层一侧为出液面，所述出液面的平均表面孔径小于所述进液面的平均表面孔径，所述预过滤层与分离层之间存在交界区，所述交界区平均孔径范围在（350~750）nm。
[0008]其中，交界区是指预过滤层距交界处膜厚方向5um与分离层距交界处膜厚方向5um之间的区域。交界处是指复合膜预过滤层与分离层交界之处。交界区为疏松结构和紧密结构的过渡区，可明显观察到孔径变化。当交界区平均孔径过大时，蛋白质聚集体在经过交界区后在分离段可供分散的区间过少，容易堆积造成膜堵塞。当交界区平均孔径过小时，交界区存在致密层的可能性较高，十分影响膜的通量，且过滤效率极低。
[0009]作为优选，所述交界区包括大孔区域和小孔区域，所述大孔区域为预过滤层在交界处膜厚方向2um区域，所述大孔区域平均孔径范围在（450~1050）nm；所述小孔区域为分离层在交界处膜厚方向2um区域，所述小孔区域平均孔径范围在（150~250）nm。
[0010]作为优选，所述大孔区域内平均纤维直径范围在(100~300)nm，大孔区域的平均孔径与其纤维直径之比保持在（1.5~10.5）：1；所述小孔区域内平均纤维直径范围在(80~250)nm，小孔区域的平均孔径与其纤维直径之比保持在（0.6~3.75）：1。
[0011]其中，上述大孔区域的平均孔径与其纤维直径之比是指大孔区域内的平均孔径与该区域内的平均纤维直径的比值，小孔区域的平均孔径与其纤维直径之比同理。
[0012]作为优选，所述复合膜总厚度范围在（90~200）um，所述分离层与预过滤层的厚度比为(0.1
‑
0.6):1；所述复合膜泡点为（150
‑
500）psi；所述复合膜的水通量（500
‑
1400）
LMH
‧
@30psi。
[0013]通过采用上述优选技术方案的有益效果是，预过滤层具有疏松结构，分离层具有紧密结构，膜结构交界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除病毒复合膜，所述膜包括预过滤层和分离层，所述预过滤层一侧为进液面，所述分离层远离预过滤层一侧为出液面，所述出液面的平均表面孔径小于所述进液面的平均表面孔径，其特征在于，所述预过滤层与分离层之间存在交界区，所述交界区平均孔径范围在(350~750)nm。2.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述交界区包括大孔区域和小孔区域，所述大孔区域为预过滤层在交界处膜厚方向2um区域，所述大孔区域平均孔径范围在（450~1050）nm；所述小孔区域为分离层在交界处膜厚方向2um区域，所述小孔区域平均孔径范围在（150~250）nm。3.根据权利要求2所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述大孔区域内平均纤维直径范围在(100~300)nm，大孔区域的平均孔径与其纤维直径之比保持在（1.5~10.5）：1；所述小孔区域内平均纤维直径范围在(80~250)nm，小孔区域的平均孔径与其纤维直径之比保持在（0.6~3.75）：1。4.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述复合膜总厚度范围在（90~200）um；所述分离层与预过滤层的厚度比为(0.1
‑
0.6):1；所述复合膜泡点为（150
‑
500）psi；所述复合膜的水通量为(500
‑
1400)LMH
‧
@30 psi。5.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述出液面的平均表面孔径范围在（15
‑
45）nm，所述进液面的平均表面孔径范围在（450
‑
2100）nm；所述出液面膜孔占比率为30%
‑
50%，所述进液面膜孔占比率为20%
‑
60%。6.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述分离层平均孔径范围在（75
‑
200）nm，所述预过滤层平均孔径范围在（300
‑
1000）nm。7.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述进液面为多孔的网状表面，其中孔隙之间连接点的形状为多孔网状、扇叶状、分枝或直枝的棍棒状中的至少一种；所述进液面的平均表面孔径与其纤维直径之比保持在(1.5
‑
15):1。8.根据权利要求1所述的一种除病毒复合膜，其特征在于，所述预过滤层的膜材质选自聚偏二氟乙烯、尼龙 66、聚酰胺、纤维素、再生纤维素、聚砜、聚醚砜中的一种或多种；所述分离层的膜材质选自聚偏氟乙烯、聚酰胺、纤维素、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜中的一种或多种。9.根据权利要求8所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玮，
申请(专利权)人：杭州华玮生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：