[發明專利]3-氨丙基三甲氧基硅烷-氮川三乙酸/聚偏氟乙烯金屬親和膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210182196.1
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102728233A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 宋來洲;劉峰;賀君
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/34;C02F1/28
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉及一種高分子材料的制備方法，特別是聚偏氟乙烯材質金屬親和膜的制備方法。

背景技術

親和色譜技術是在深入分析生物分子特異性反應的基礎上，發展起來的一種功能蛋白分子的分離與純化技術。親和色譜技術主要依賴于其所載帶的官能基團對生物分子的共價鍵合作用，從而對生物大分子具有識別功能，進而實現對生物大分子的分離與純化，其平均純化效率是常規色譜技術的幾十倍。但親和色譜技術不能在較高流速下充分有效地利用其功能配位基團，并且其存在壓頭損失高、傳質阻力大的缺陷。膜分離技術具有設備簡單、常溫操作、無相變及化學變化、選擇性高及能耗低等優點，近幾十年膜分離技術獲得快速發展，已在醫藥和生化等行業得到較為廣泛的應用。但通常情況下，膜分離技術是通過分子量差異來實現物質的分離和純化，并且僅對分子量相差十倍以上的物質才具有明顯的分離效果。目前，用于生物大分子分離和純化的膜分離技術主要有超濾、納濾和反滲透，這些膜分離系統存在有機污染嚴重、處理成本高等缺陷，因而未能得到廣泛應用。基于上述分析可見，親和色譜技術和常規膜分離技術在生物大分子分離和純化領域，各有優缺點。與親和色譜技術和常規膜分離技術相比較，親和膜分離技術有效融合了親和色譜技術與膜分離技術的優點，其不僅對生物大分子具有優良的識別功能，對生物分子分離和純化的選擇性好，并且借助分離膜滲透性好的優點，能在較高流速和較低操作壓下快速分離和純化生物大分子，故而親和膜分離技術具有吸附容量大、選擇性和分離效率高、操作簡便、成本低廉、再生利用性能好等優點。

在親和膜分離技術中，固定化金屬親和膜是實現生物大分子分離和純化的有效方法之一，首先其借助親和膜的功能配位基團吸附過渡金屬離子，并使金屬離子的配位數小于6，從而確保金屬離子有空余的配位點與生物分子中含有氮、氧原子的基團發生螯合配位作用，有效實現對生物分子的吸附；同時金屬親和膜在咪唑、氯化鈉溶液中又能脫附吸附的生物分子，從而實現了生物大分子的分離和純化。目前，用作金屬親和膜基質的材料主要有瓊脂糖凝膠、磁納米粒子、聚丙烯酰胺凝膠、多孔硅膠、二氧化硅、殼聚糖、陶瓷、纖維素，這些材料的分子結構含有羥基、氨基、羧基等活性基團，能有效吸附金屬離子，進而分離和純化生物大分子，但其機械強度和化學穩定性較差、并且其存在易使親和膜的孔徑和孔隙分布不均勻，不能較好地滿足親和膜的應用要求。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種白色粉末狀半晶型均聚物，其抗微生物作用顯著、化學穩定性好，并且其耐溫、耐化學藥劑腐蝕、耐有機溶劑溶解特性優良，是一種理想的金屬親和膜制備材料。但常規聚偏氟乙烯微濾分離膜卻不能有效實現對蛋白質等生物分子的分離和純化，因此必須對其進行改性。針對水體中蛋白質等生物大分子的吸附去除和回收利用，聚偏氟乙烯分離膜研究重點應是在膜中引入具有適宜螯合配位點的吸附官能基團，使其與金屬離子形成配位數小于6的金屬絡合物，借助金屬離子的剩余配位點與蛋白質等生物分子發生化學鍵合配位作用，實現其對水環境中生物大分子污染物的吸附去除和資源化回收利用。目前，金屬親和膜載帶的金屬離子主要有Cu²⁺、Zn²⁺、Fe^2+?、Ni²⁺等，并且親和膜載帶的吸附配體主要有亞氨基二乙酸，N,N,N'-三(羧甲基)乙二胺、氮川三乙酸等，這些配體官能基團的分子結構中含有可提供孤對電子的N、O原子，其與金屬離子螯合配位能形成結構穩定的配合物，進而實現對生物蛋白大分子的分離和純化。在上述配體中，亞氨基二乙酸是三配位體，其與金屬離子之間的作用力較弱，親和膜載帶的金屬離子易脫附；N,N,N'-三(羧甲基)乙二胺是五配位體，其與金屬離子的作用力較強，但其僅剩余一個配位吸附點與蛋白質等生物大分子作用，故而其對生物大分子的作用力較弱，從而降低了其分離和純化效率；氮川三乙酸與金屬離子發生四配位吸附鍵合作用，并且能提供兩個吸附點位與蛋白質等生物分子發生共價鍵合作用，因而氮川三乙酸與金屬離子能形成結構穩定的金屬配合物，并且形成的金屬配合物對蛋白質等生物大分子又有較強的配位鍵合作用，從而保證了其對生物大分子具有優良的吸附性能。氮川三乙酸是一種理想的親屬親和膜載帶配體，但將其直接共混或接枝到聚偏氟乙烯分離膜中較為困難，目前也尚未有相關的研究報道。

發明內容