超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多层复合超滤膜，其中具有至少一层超滤层，该超滤层的形成是先在一个支持板上共涂覆或依次涂覆一种高纯度的高分子溶液形成生膜片，然后将膜片浸入凝胶液以达到相分离，制得含有至少一层超滤层的多层复合超滤膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供由至少两种聚合物溶液制备的具有至少一层超滤层的多层复合膜，以及制造这些膜的一种新方法。该膜特别适用于死端超滤过程。
技术介绍
超滤膜和微孔膜用于压力驱动的过滤过程。膜分离过程领域的专业人员可容易地区分微孔膜和超滤膜，并通常基于其应用及其结构的状况将其区分。微孔膜和超滤膜是作为单独且不同的产品进行生产、销售和使用的。虽然在名称上存在交叠，但它们是不同的实体，在商业领域也是如此。 超滤膜最初用于浓缩或过滤可溶大分子，如蛋白质、DNA、淀粉和天然或合成的聚合物。其主要用途中，是以切向流过滤(TFF)模式实现超滤，当给料液跨过膜的表面时，小于膜孔径的分子透过膜(滤液)，其余(渗余物)留在膜的第一侧。由于液体也能透过，需要循环或加入渗余流以维持有效的TFF操作。采用TFF方法的优点在于，当液体恒定地流过膜的表面时，在膜表面及其附近，减少溶质的污损并降低溶质极化，使膜的寿命更长。 微孔膜最初用于以死端过滤模式从液体流或气体流去除颗粒，如固体、细菌和凝胶。死端过滤是指在被过滤的全部液体流通过过滤器且无循环或渗余物流时的过滤。任何无法透过过滤器的材料被留在其上表面。 超滤膜通常是带皮的非对称膜，使其大部分在保留膜结构的永久部分的支持体上。该支持体可为无纺布或纺织物，或为预制的膜。 微孔膜以有支持体或无支持体的形式制造。通常该支持体具有膜或一部分形成在支持体内的膜，而非如在超滤膜中形成于支持体上的膜。 早期的纤维素、尼龙和聚偏二氟乙烯微孔膜为对称的，且膜的大部分都是无表皮的。目前，制造了一些非对称的微孔膜，其中一些是具有表皮的。 虽然可以看出，两种膜可通过孔径加以区分，但这并非下面将要讨论的情况。其原因是它们用于不同的应用领域，要求不同表征的方法。常用的方法中没有给出绝对的孔径的测量，且不同的方法之间不能直接进行比较。 虽然微孔膜和超滤膜之间具有相似之处，但其发展历史却完全不同。因此它们之间存在不止一种可接受的划分标准也就不奇怪。 微孔膜在商业上是由德国Sartorius公司的Zsigmondy于1929年的工作发展而来。这就是我们现在称为“空气铸”的膜，其是在潮湿气氛中通过蒸发聚合物溶液的薄层而制成的。这些膜仍为对称的且通常为无表皮的。因为其用于去除或保留细菌，所以这些膜是通过其所保留的细菌的尺寸而加以测定的。该方法使得孔径为微米量级。 一种用于测定微孔膜的常用方法是泡点测试。在该方法中，将微孔膜放置于夹具上并浸泡在测试液中。对膜的一侧施加气压，该压力以固定的速率增长。从下游一侧出现第一个气泡流作为最大孔的度量。在更高的压力下，液体被压出大多数孔，实现了完全泡沫点(FAOP)。在ASTMF316-70和ANS/ASTM F316-70(1976年重新批准)中对这些进行了描述。 超滤膜是Leob和Sourirajan的反渗透膜研究中的衍生产品。AlanMichaels将1965年确定为首次在市场上出现第一种原始的超滤膜及器件的时间。超滤膜是通过浸没浇铸法制成的，并具有表皮且为非对称的。最初的商业应用涉及蛋白质浓缩，并通过其所保持的蛋白质的分子量对膜进行测定，即膜的截留分子量(MWCO)。 虽然膜的测定仍基于利用蛋白质的测试，但一种常见方法使用了具有分子量分布窄的非蛋白质高分子，如多糖(葡聚糖)或聚乙二醇。例如参见A rejection profile test for ultrafiltration membranes and devices，BIOTECHNOLOGY 9(1991)941-943。 当薄膜的应用在二十世纪六十和七十年代中发展的时候，超滤膜扩大为较大的孔径，而微滤膜变为较小的孔径。在此发生时，专业人员开始区分两种膜。有趣的是，从历史的角度看，最早的文献仅涉及超滤。Kesting的Synthetic Polymer Membranes A Structural Perspective，Robert E.Kesting，John Wiley & Sons 1985以及Lonsdale的“The Growth ofMembrane Technology”K.Lonsdale，J.Membrane Sci.10(1982)81均引用了Ferry在1936年的主要调查，其中超滤涉及超滤膜和微滤膜。Kesting指出“几年来超滤一词已改变其含义。”实际上，甚至在1982年的调查Pusch的Synthetic Membranes-Preparation，Structure，and Application，W.Pusch and A.Walch Angew.Chem.Int.Ed.Engl.21(1982)660中，超滤是指0.005微米至1微米的筛分膜。Kesting在文中的表2.9(第45页)中认为超滤是10-1000埃，即0.01-0.1微米，而微滤是1000-100,000埃，即0.1-10微米。 1969年Dorr-Oliver的图表认为微孔的范围是从0.03微米至超过10微米，而超滤的范围是从0.002微米至10微米。最近一本手册中的章节Handbook of Separation techniques for Chemical Engineers第三版，2.1节膜过滤(Membranes Filtration)，M.C.Porter，McGraw-Hill 1996声称这“反映了文献中微滤、超滤以及反渗透之间的混淆”。1975年Porter的Selectingthe Right Membrane，M.C.Porter，Chem Eng.Sci.71(1975)55中建议超滤覆盖从0.001至0.02微米的范围，而微滤覆盖从0.02至10微米的范围。Lonsdale在参考文献2中引用了该定义，而Porter在参考文献4中再次使用这一定义。Cheryan的Ultrafiltratoin Handbook，M.Cheryan，TechnomicPublishing Co.第26章Introduciton and Defnitions(Ultrafiltraiton)S.S.Kulkarni等人的第31章Definitions(Microfiltration)R.H.Davis 1986中提到了Porter的超滤和微滤的范围(非引用)以及出自Dorr-Oliver图表中的图表。在薄膜手册(Membrane Handbook)中，Davis，Van Nostrand和Reinhold DATE Davis给出微滤的范围为0.02-10微米，Kulkarni等人将超滤的范围描述为10-1000埃，即0.001-0.1微米。孔径范围的另一个例子出自1987年的John Wiley和Sons的Encyclopedia of PolymerScience and Engineering第9卷第512页，指出超滤为0.01-0.1微米，微滤为0.1-10微米。Zeman的Microfiltration and Ultrafiltration，L.Zemanand A.Zydney，Marcel Dekker，Inc 1996，第13页的图表中，超滤的范围为0.001至0.1微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除病毒的方法，其适用于实施从生物药物制造过程中的蛋白质中以大流量流体分离病毒，该方法包括以下步骤：（ａ）提供一个过滤装置，其包括具有一个流体入口和一个滤液出口的外壳，并且包括至少一个多层复合膜，该膜具有至少一层由至少两种聚合物溶液制成的超滤层，其中：（ｉ）所述复合膜基本上均为亲水性的，（ｉｉ）所述复合膜均能基本上阻止所述病毒透过，并能基本上允许所述蛋白质透过，（ｉｉｉ）所述复合膜均具有一个紧密面和一个开放面，所述紧密面的平均表面孔径小于所述开放面的平均表面孔径，及（ｉｖ）最初的复合膜如此取向，以使得通过所述流体入口引入所述外壳中的流体开始透过所述最初非对称膜的开放一侧；（ｂ）提供一种含人造蛋白质的溶液，其中所述溶液中的主要溶质是所述蛋白质，且其中该溶液易于被所述病毒污染；及（ｃ）使含人造蛋白质的溶液在以下条件下流过所述过滤装置，该条件为足以使所述蛋白质通过各所述复合膜并通过所述滤液出口流出所述外壳的条件，污染所述含人造蛋白质的溶液的任意病毒基本上都被阻止通过所述非对称膜，由此基本上将其去除。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔特卡奇克，菲利普格达德，威廉弗朗西斯库斯卡瑟里娜库斯，尼廷萨塔弗，
申请(专利权)人：米利波尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]