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全新高效膜分离材料—EVAL
浏览次数:430发布时间:2019-01-11 15:18:50 文章来源:

膜技术的发展和进步,已经成为了化工行业的热门技术,膜分离技术已经应用于各个行业中,但是膜技术还是有一些缺陷需要改进,以便更加符合生产的要求,近日就出现了一种全新的膜材料—EVAL。

随着膜技术的发展,膜分离技术已经越来越广泛的应用于生产、生活的各个方面。但其在使用过程中易被污染问题逐渐受到人们的重视。然而疏水性膜的缺点就是在使用过程中由于溶质吸附和孔堵塞而使得通量下降。


于是就有了新型的亲水性膜材料乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)的诞生。其分子链上含有一定比例的羟基,使膜具有了一定的亲水性,而单元提供了一定的机械强度。控制成膜分离的相转换过程,可以形成表层是开孔状,亚层是均匀的相通的海绵状膜结构。这样的微观结构使膜具有高的通透量,大的内表面积,再加上本身所具有的好的亲水性和一定的机械强度,使乙烯-乙烯醇共聚物成为非常有前途的用于蛋白质分离提纯的新型膜材料。EVAL膜还可以广泛应用于物质分离、药物控释、废水处理等领域。

EVAL膜的一般制备方法

(一)湿法相转化法

相转化法是一种以某种控制方式使聚合物从液态转变为固体的过程,这种固化过程通常是由于一个均相液态转变成两个液态(液-液分层而引发的)。在分层达到一定程度时,其中一个液相(聚合物浓度高的相)固化,结果形成了固体本体。通过控制相转化的初始阶段,可以控制膜的结构形态。

(二)热致相分离法

热致相分离(TIPS)法是一种重要的多孔聚合物膜制备技术,通过冷却使高温下均相的聚合物溶液发生相分离,脱除稀释剂后,富相成为膜的骨架,贫相处成为孔隙。

EVAL是由亲水性乙烯醇单元和疏水性乙烯单元组成的结晶性无规聚合物,聚合物链上带有一定比例的羟基,故具有一定的亲水性,接触角实验也证明其为亲水性材料;且—CH2—单元赋予了它较好的机械强形态结构。

形态表征

膜分离技术的电镜照片可以看出,EVAL膜的空气侧是致密层,玻璃板侧是较规则的多孔结构,孔与孔之间内部相通。这是因为铸膜液浸入到水中时,由于水与溶剂之间的相互作用力较强,他们之间的交换速率快,溶剂很快的与水分子交换,使得膜空气侧很快固化形成致密皮层。而膜的玻璃板侧由于被隔绝,溶剂与水交换只能从膜的空气侧进入,故交换速率慢,相分离速度低,形成微孔的均匀的孔套孔结构。

膜渗透率的影响因素

(一)EVAL浓度

膜的纯水通量随浓度的增加而下降:

当浓度增加时,铸膜液的粘度很大,在成膜过程中使得水分子与溶剂的交换速率降低,产生了延迟分层,形成具有均匀孔结构的膜。并且膜浓度升高时聚合物分子上轻基之间形成的氢键数量增多,作用力增强,聚合物分子紧密的结合在一起,造成膜的结构比较紧密,因而使得膜的纯水通量减小。

(二)铸膜液温度

随着铸膜液温度的升高,膜结构变得越来越疏松,致密皮层变薄,亚层中形成的指状空腔变大。从膜的底层结构中可以看出随着铸膜液温度的升高,形成的孔的数量增多且孔径变大。主要是因为铸膜液温度较低时,铸膜液粘度较大,不利于溶剂的交换,所生成的膜空气侧结构比较致密,故膜的纯水通量较小。铸膜液温度升高时,铸膜液粘度降低,溶剂与凝固浴水的交换速率增加,生成的膜结构较为疏松,所以膜的纯水通量较大。

(三)凝固浴温度

随着凝固浴温度的升高,所形成膜的结构变得越来越疏松,指状空腔变少、变小,空腔壁上的孔变大,致密层变薄,当温度较高时,膜表面有较多小孔。

由于在较高的凝固浴温度下形成的膜具有均匀的孔道结构,形成的孔较大且分布均一,有较少的空腔存在。而凝固浴温度较低时,形成不对称的膜结构,具有很多的大空腔,造成膜的局部缺陷而使得有大孔存在。故随着凝固浴温度的升高,最大孔径降低。(图中:温度:A:20℃ B:40℃ C:50℃)

应 用

药物释放

将药物、DMSO和EVAL的混合物在正辛醇中凝固成膜,形成粒状结构。药物分布在球粒之间或者陷入到球粒中。药物释放时,球粒之间的药物立即释放出来,陷入到球粒中的药物较慢的释放,达到延迟功效,从而达到长时间保持药效的目的。

在EVAL表面共价键合赖氨酸,从而提高人工小脑神经的存活,通过EVAL膜的粒状化提高对神经的修复,多用于骨骼神经的修复过程。

利用EVAL膜活性对pH的敏感性的不同的特性,在膜上固定氨基乙酸,通过提高pH值来提高膜对阿司匹林的渗透性,从而更好的治疗溃疡性结肠炎,提高用药效率。

——改善药效

人工肾中的应用

EVAL由于具有好的亲水性,一定的机械强度,与血液有较好相容性,故其中空纤维膜应用于人工肾中。聚乙烯醇(EVAL)膜中空纤维透析器具有较好生物相容性,是可不用抗凝剂透析的一种新型透析器。该透析器使患者可以不用或少用肝素,从而避免了患者进行血液透析治疗中由于长期使用肝素而致的骨质疏松、凝血性能低下等疾病。

分离蛋白质

EVAL膜通过血浆流出在水合有机介质中进行化学官能团反应,或者通过截留活性粒子来物理性活化,以此来得到结合牛血清蛋白的活性点,使EVAL膜成为转移胆红素的吸附膜。

其作为一种新型的膜材料,制备的膜有大量适当大小的孔及较窄的孔径分布,并且具有较好的亲水性,而且有一定的物理与化学稳定性,是具有应用前景十分大的膜分离材料。