醋酸纤维素多孔膜的制备及蛋白质吸附

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.007

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (3): 36-40.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.007

醋酸纤维素多孔膜的制备及蛋白质吸附

侯文杰(), 杨娜, 任剑飞, 高大海, 郭改萍(), 戴玉华()

北京石油化工学院新材料与化工学院，北京 102627

收稿日期:2024-06-14 出版日期:2025-03-26 发布日期:2025-03-24
通讯作者: 郭改萍（1982—），女，博士后，主要研究方向为生物质材料、热塑性聚氨酯材料，guogaiping@bipt.edu.cn
戴玉华（1971—），女，教授，主要从事功能高分子材料、染料敏化太阳能电池以及与高分子相关的教学与科研工作，daiyuhua@bipt.edu.cn
E-mail:2254486951@qq.com;guogaiping@bipt.edu.cn;daiyuhua@bipt.edu.cn
作者简介:侯文杰（1997—），女，研究生，主要研究方向为基于纤维素的生物大分子相分离多孔膜的制备，2254486951@qq.com
第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社
邮编：100048

Preparation of cellulose acetate porous membrane and its adsorption for protein

HOU Wenjie(), YANG Na, REN Jianfei, GAO Dahai, GUO Gaiping(), DAI Yuhua()

School of New Materials and Chemical Engineering，Beijing Institute of Petrochemical Technology，Beijing 102627，China

Received:2024-06-14 Online:2025-03-26 Published:2025-03-24
Contact: GUO Gaiping, DAI Yuhua E-mail:2254486951@qq.com;guogaiping@bipt.edu.cn;daiyuhua@bipt.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以醋酸纤维素为原料、以丙酮为溶剂、以水为非溶剂，制备结构可调、水通量高的醋酸纤维素多孔膜。并通过四甲基哌啶氧化物（TEMPO）/溴化钠（NaBr）/次氯酸钠（NaClO）氧化引入羧基基团用于蛋白质的选择分离。当醋酸纤维素浓度为10 %（质量分数，下同）、凝固浴温度为10 ℃、非溶剂水的含量为30 %时，醋酸纤维素多孔膜的综合性能最好，孔隙率为92.5 %，水通量为1 655.7 L/（m²·h），经氧化后，该膜在pH=6的环境下，对溶菌酶的吸附率为2 806.1 mg/g。

关键词: 醋酸纤维素, 非溶剂致相分离, 多孔膜

Abstract:

In this study， cellulose acetate porous membranes with an adjustable structure and a high water flux were prepared by using cellulose acetate as a raw material， acetone as a solvent， and water as a non⁃solvent. Carboxyl groups were introduced for selective separation of protein through the oxidation of tetramethylpyridine oxide/sodium bromide/sodium hypochlorite. With a porosity of 92.5 % and a water flux of 1 655.7 L/（m²·h）， the cellulose acetate porous membranes exhibited optimal comprehensive performance at a cellulose acetate concentration of 10 wt%， a coagulation bath temperature of 10 ºC， and a non⁃solvent water content of 30 wt%. After oxidation， the cellulose acetate porous membrane obtained an adsorption rate of 2 806.1 mg/g for lysozyme at pH 6.

Key words: cellulose acetate, non solvent induced phase separation, porous membrane

中图分类号:

TQ323.72⁺1

侯文杰, 杨娜, 任剑飞, 高大海, 郭改萍, 戴玉华. 醋酸纤维素多孔膜的制备及蛋白质吸附[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 36-40.

HOU Wenjie, YANG Na, REN Jianfei, GAO Dahai, GUO Gaiping, DAI Yuhua. Preparation of cellulose acetate porous membrane and its adsorption for protein[J]. China Plastics, 2025, 39(3): 36-40.

图/表 8

图1 醋酸纤维素多孔膜的制备流程图

Fig.1 Preparation process diagram of cellulose acetate porous membrane

图2 不同浓度的醋酸纤维素多孔膜形貌图

Fig.2 Morphological images of cellulose acetate porous membranes with different concentrations（DC⁃a is a sample with a concentration of 10 % cellulose acetate

样品	浓度/%	孔隙率/%	水通量/L $∙$ m^-2 $∙$ h^-1
DC⁃a	10	91.1	650.6
DC⁃b	11	89.4	188.1
DC⁃c	12	89.1	141.8
DC⁃d	13	88.9	79.0
DC⁃e	14	87.7	25.3
DC⁃f	15	86.4	25.1

样品	浓度/%	孔隙率/%	水通量/L $∙$ m^-2 $∙$ h^-1
DC⁃a	10	91.1	650.6
DC⁃b	11	89.4	188.1
DC⁃c	12	89.1	141.8
DC⁃d	13	88.9	79.0
DC⁃e	14	87.7	25.3
DC⁃f	15	86.4	25.1

表1 不同醋酸纤维素浓度的孔隙率和水通量

Tab.1 Porosity and water flux of different concentrations of cellulose acetate

表1 不同醋酸纤维素浓度的孔隙率和水通量

Tab.1 Porosity and water flux of different concentrations of cellulose acetate

样品	温度/℃	孔隙率/%	水通量/L·m^-2·h^-1
CTA⁃a	0	91.0	622.6
CTA⁃b	5	92.1	809.7
CTA⁃c	10	92.5	1 655.7
CTA⁃d	15	92.3	1 449.2
CTA⁃e	20	92.1	823.0

表2 不同凝固浴温度的孔隙率和水通量

Tab.2 Porosity and water flux of different concentrations of cellulose acetate

图3 不同凝固浴温度的醋酸纤维素多孔膜形貌图

Fig.3 Morphological images of cellulose acetate porous membranes at different coagulation bath temperatures

样品	水含量/%	孔隙率/%	水通量/L·m^-2·h^-1
WA⁃a	20	90.2	1 799.8
WA⁃b	25	90.2	1 209.8
WA⁃c	30	91.1	650.6
WA⁃d	35	92.2	1 110.9
WA⁃e	40	93.6	38 038.6

表3 醋酸纤维素/丙酮溶液中加不同水的孔隙率和水通量

Tab.3 Porosity and water flux of cellulose acetate/acetone solution with different water additions

图4 醋酸纤维素/丙酮溶液加不同水的形貌图

Fig.4 Morphological images of cellulose acetate/acetone solution with different amounts of water

图5 醋酸纤维素多孔膜的水解FTIR谱图

Fig.5 Hydrolysis infrared spectrum of cellulose acetate porous membrane

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