本发明专利技术第一次提供了能够排除直径０．０２微米的单分散胶乳粒子并且能被干燥而不损失这种超过滤性能的超过滤／渗滤膜。还发现了一种试验膜完整性的快速而可靠的Ｋ↓［ＵＦ］方法。此试验特别适合超过滤膜，但是也可以用来试验微过滤膜。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地说涉及过滤膜领域，具体地说，涉及超多孔膜，尤其是超过滤膜和渗滤膜领域。超过滤(UF)和渗滤(DF)是压力驱动的膜分离方法，它们用来从含溶剂和低分子量溶质的溶剂中分离(利用筛分机理)大分子，例如蛋白质。超过滤和渗滤方法相似，它们使用相同的膜。在UF中，在过滤期间不向所过滤的溶液中加入补充溶剂(水)，在DF中，过滤期间要补加溶剂。如果溶液中所含的大分子有足够大的尺寸差别，也可以利用(UF)或(DF)将这些大分子分级。包含UF或DF的过滤系统属于压力驱动膜分离方法的范畴，这些膜分离方法在细孔时为超过滤(HF)或称为反渗透，在粗孔时为微过滤(MF)。UF系统所包括的孔径范围在0.001和0.02微米(10-200埃)之间。超过滤作用也根据它的膜的截止分子量(MWCO)的能力来说明。它包括MWCO在约500和几百万之间的膜。不对称的、整体成皮的UF膜是用称为相转变的通用方法制得的，在该方法中，一个通常由聚合物、溶剂和成孔剂(非溶剂、溶胀剂或弱溶剂)等三组分构成的多组分聚合物溶液(溶胶)，在凝聚成固态膜凝胶之前，先被诱发分离成两个相互分散的液相。为了分离成两个相互分散的液相，采用以下方法之一将聚合物在溶剂介质中的溶混性降低1.溶剂蒸发(干法);2.用非溶剂替换溶剂(湿法);3.降低溶液温度(热法)。两种通用结构型式的不对称的整体成皮相转变UF膜是本技术中已知的。第一种的代表是美国专利3，615，024，它是原始的，并且仍然是最常见的超过滤膜品种，主要由一个双层结构组成，其中有一个薄的表皮具有所谓的狭缝状缝隙或裂纹，还有一个厚的底层结构，该结构中含有高浓度的指状侵入物或大孔隙。这些大孔隙经常从一个表面伸展到另一表面，尽管有时它们更深地埋藏在基质中。理想的是，完整的表皮覆盖住大孔隙，但是实际上孔隙上的某些表皮有裂缝，从而破坏了表皮的完整性，使得大粒子能够通过。这些膜供应时用孔支承流体润湿，因为它们不能耐受完全干燥而不严重损害过滤性能。以湿的形式供应的膜中经常存在抑菌剂，必须在使用膜之前将其洗掉。某些制造商在其产品目录上标明膜是以“干燥”形式供应的，但是这些膜可能含有诸如甘油之类的湿润剂作为孔支承流体。象抑菌剂一样，必须用抽吸、冲洗或其它方法将湿润剂从膜中除掉，这些方法永远不会使膜变得完全干燥。第二种通用类型的超过滤膜的代表是根据美国专利4，954，381和4，451，424得到的膜，据称是通过加入水溶性的增粘聚合物添加剂，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙二醇(PEG)，增高了铸膜溶液的粘度，从而制得基质中无大孔隙的完整成皮的UF膜。因为聚合物添加剂在沉降、洗涤及在UF过程中使用期间会被浸出，这些膜的表皮的孔径大小分布太宽，无法进行完整性试验。这些膜可以以“干燥”形式供应(即，无游离液体存在)，但是含有高浓度的残余PVP或PEG。诸如甘油、PVP、PEG和/或水等湿润剂及其它润湿流体可以起增塑剂作用以减小脆性。这些物质也可以起孔支承流体的作用，如果将其除掉，会在膜皮中造成裂缝和其它缺陷。另外，孔径大小随可萃取的添加剂的分子量增加而增加，它反过来又与这些膜的孔大小分布的宽度有关。虽然使用广泛，但是已认识到超过滤膜有一些严重缺点。例如，几乎所有的超过滤/渗滤膜都含有一种湿润剂(例如甘油)或者必须一直保持湿润状态，包括运输期间在内，因为膜的过滤性能由于缺陷的存在而不稳定。一旦去掉了湿润剂或其它支承液体使膜干燥并且再润湿，则膜的性能改变，膜皮开裂，不能再使用。这意味着，实际上所有的超过滤/渗滤膜必须与大量的润湿液体(通常是水)一起运输，增加了运输费用。另外，要求膜保持润湿状态对于使用者也是一个沉重的负担，他们必须确保膜永久不干燥。膜一直保持润湿状态也意味着存在细菌生长的危险，于是需要在湿膜中加入抑菌剂或类似物质。遗憾的是，抑菌剂的存在也造成了产品物流被膜沾污的问题，因为一旦加有这种试剂，如果不是不可能也很难将其除掉。如果膜中含有湿润剂(例如甘油)，则必须用水或其它溶剂浸泡膜几次，以便除掉尽可能多的杂质。一旦孔结构中装有溶剂，则样品必须永不干燥。目前可采用的所有超过滤/渗透膜的另一重大问题是膜中存在明显的缺陷。这些缺陷包括大孔隙、裂缝、针孔及其它缺陷和不完整处，它们或是使表皮层破裂，或是造成膜的破坏。但是，这些缺陷的存在意味着，虽然对于给定的膜可以用表明膜能从液体中除去适当分子量(在1，000至500，000之间)物质的去除等级来定级，但是缺陷的存在公允许给定的一部分物质通过膜，这当然是很不理想的。甚至相当大的粒子，例如胶乳球，已经也会穿过UF膜的缺陷。截止分子量是按照已知大小的分子表示的膜的阻留特性。阻留作用通常用截止分子量确定，截止分子量是指具有此分子量的球形不带电分子至少90%将被此多孔膜阻留，而分子量低得多的分子被阻留的少于约50%。但是，分子量大于截止分子量的线型分子可能穿过膜，因为线型分子的有效直径比球形分子小。线型分子可以“端头向前”地接近膜孔并从孔中挤过去。如果长链的线型分子随流过膜的层流流线排列定向，则可以发生这种情形。另一方面，小于截止分子量的带电分子可能由于与膜的静电相互作用而不能透过膜。在超过滤膜中，截止分子量从约500或1，000到大约几百万相当于孔径大小为10到200埃。近来曾推出少数几种中空纤维形式的超过滤膜，其标称截止分子量是从1，000到几百万，并且能以干燥状态运输，但是这种膜仍存在结构中有缺陷等很严重的问题，因此其价值有限。因为超过滤膜的广泛和大量使用，已经作了相当可观的努力来改进这些膜的效率，但是迄今只获得有限的成功。已发表了很多关于超过滤膜制造的专利和文章，其中一些声称它们是“无缺陷的”，另一些则声称它们的膜可以干燥，但是事实上迄今为止仍未制得既可干燥又无缺陷的超过滤膜。当今的超过滤膜是在统计基础上工作的，即，因为仅仅一小部分液体穿过膜中的缺陷，而且所过滤的全部液体中仅仅一部分含有要滤除的物质，因此很可能只有少量要除掉的物质会穿过膜。但是，如果所过滤的物质是一种药物组合物，要除掉的物质是细菌，而且细菌的确穿过了膜，那末由于使用被污染的产品而生病的病人丝毫不会看重上述可能性。再者，根据任何先有技术方法制得的超过滤膜的问题是不能将其干燥而没有湿润剂支持孔结构，以及/或它们不会没有前面提到的各种缺陷，这使得它们只有有限的价值。另外，正如很多制膜的方法一样，最终产品的性能和质量不可能绝对预测，因此需要一种试验最终膜产品完整性的方法。遗憾的是，目前还没有可用的方法试验超过滤膜的完整性，而且肯定没有这样作的快速方法。关于微过滤膜和其它类型的多孔过滤介质，称作“起泡点”(ASTM F316-86)和KL(美国专利4，340，479)方法的试验已使用多年，用来鉴定这类结构的孔性。但是，由于在超过滤膜中遇到的孔径极小，无论是KL试验还是“起泡点”试验都不能成功使用。随着膜的孔径减小，进行“起泡点”或“KL”试验所需的压力增高。在超过滤膜上这样的试验压力将毁坏或损伤膜。在超过滤膜的情形，一般说来直接观察和测量孔和孔的大小(例如用扫描电镜)相当困难。在本技术中已经普遍使用上面讨论的截止分子量作为测定孔径大小的推理的和间接的方法。一般认为，孔的功能直径近似等于能通过膜的最大球本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超过滤／渗滤膜，它能够排除０．０２微米直径的单分散胶乳粒子，能够被干燥而不损失这种超过滤性能，而且它在湿／干循环至少一次以后，当使用被水饱和的正丁醇作为润湿液体和用被正丁醇饱和的水作为顶替液体时，在室温和１０磅／平方英寸下的Ｋ↓［ＵＦ］流量低于每分钟每平方英尺膜面积５０毫升。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P迪根，J米申科，RE凯斯廷，MH比利希，TA施塔夫，
申请(专利权)人：帕尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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