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1、吸附用膜及其过程的研究进展吸附用膜及其过程的研究进展摘要摘要：本文简述了膜吸附技术的原理和优点，重点阐述了在蛋白质纯化、燃料油脱硫、饮用水安全处理方面的应用。AbstractAbstract：This issue briefly introduced the theory and advantage of membrane adsorption; highlights the application of membrane adsorption on protein purification, desulfurization of fuel oil, security of drinking
2、water.一、膜技术简介一、膜技术简介膜吸附是膜技术与吸附技术相结合的集成技术，膜吸附采用具有一定孔径的膜作为介质，嵌人/连接功能颗粒或配基，利用功能颗粒或配基与目标分子之间的相互作用进行分离纯化，当料液以一定流速流过膜时，目标分子与膜介质表面或膜孔内功能颗粒或基团特异性结合，而其余料液则透过膜孔流出，待处理结束后再通过洗脱液将目标分子洗脱下来。膜吸附技术具有分离速度快、处理量大，传质快、分离效率高、压降低，易于放大、便于大规模生产应用不受溶质分子量大小等优点，在分离领域具有广阔的应用前景。其应用从生物大分子分离纯化领域，已经拓展到金属离子的分离、富集回收以及有机小分子分离领域.二、膜吸附用
3、膜及其过程应用二、膜吸附用膜及其过程应用随着吸附用膜的发展，膜吸附过程的应用也越来越广泛，如生物分离、燃料油脱硫、饮用水纯化、回收合成氯乙烯尾气等。1蛋白质纯化随着蛋白质技术的日益深人，发展高效、快速的分离技术已成为当今生物科技的一个重要研究课题.蛋白质常存在于复杂的混合体系中，且稳定性较差，对温度、pH 值等非常敏感，易于变性。传统的过滤、离心、萃取、透析等常规分离方法对生物分子缺乏高选择性，已经无法达到目前蛋白质的分离要求。膜吸附分离技术具有设备简单，常温操作，无相变及化学变化，选择性高及能耗低等优点，其结合了膜过滤和固定床吸附技术的双重作用，把功能体的高选择性和膜过滤技术的高效性相结合，
4、完成对特定蛋白质的吸附，从而达到对蛋白质分离纯化的目的。张玉忠等1选用亲水性的高分子材料乙烯乙烯醇共聚物（EVAL）作为基膜材料，微米级离子交换树脂作为功能性颗粒，采用相转化方法，制备了具有开孔结构的离子交换树脂填充 EVAL 膜吸附剂。并以牛血清白蛋白(BSA)和牛血红蛋白（Hb）作为模型物，研究了膜吸附剂对目标蛋白质的吸附性能，得到了不同蛋白质的吸附性能随吸附时间的变化趋势。校迎军2等也对 EVAL 分离 BSA 和 Hb 做了大量研究，得到了不同实验条件（树脂填充量、pH 值等）下 BSA/Hb 的吸附量，分析了不同因素的影响情况，提出了蛋白质分离的较优条件。Avramescu, M.
5、E.3等对 EVAL 膜吸附分离蛋白质也做了大量研究。2燃料油脱硫油品中的硫不但会降低油品品质，且在高温燃烧时生成的硫氧化物会形成酸雨，污染环境，生产低硫及超低硫汽油正为人们所关注4。吸附脱硫是基于固体吸附剂能够选择性地吸附馏分油中的有机硫化物的脱硫过程，吸附脱硫投资少，条件缓和，设备空间小，成本低，有广泛的工业应用前景，而高吸附容量吸附剂开发是该技术取得突破性进展的难点和关键，国内外研究者致力于吸附剂的改性和新型吸附剂的开发。膜吸附有机结合了膜技术和传统吸附脱硫的优势，吸附剂颗粒均匀镶嵌在膜的多孔基体内且是连通的，油品通过这种结构的杂化膜时，在保证通量的同时，可以与每个吸附剂小颗粒充分地接触
6、，大大增加接触面积。与传统的固定床或流化床的吸附剂相比，这种结构能避免吸附剂颗粒较小(此时比表面积较大)的情况下不被汽油料液夹带流失，有效地解决目前吸附脱硫技术中吸附剂比表面积小、吸附功能受到限制的技术难题。李国忠5等研究了燃料油液相吸附脱硫机理，分析了分子尺寸选择机理、酸性位吸附机理等液相物理吸附脱硫机理的特点，阐述了兀络合机理和 S-M 配位机理及研究现状，并对络合配位吸附脱硫技术存在的问题及发展前景进行了评价和展望。纪容昕6综述了国内外原料气和燃料油吸附脱硫技术在吸附脱硫材料和吸附脱硫工艺方面的研究与研究进展，分别评述了物理吸附、活化吸附、选择性吸附等燃料油吸附脱硫技术的机理和工艺。众多
7、数据表明吸附脱硫技术具有操作条件温和、脱硫效果好、烯烃不被饱和、投资和操作费用低等优点，是一种很有发展前途的深度脱硫方法。随着近年来脱硫吸附剂的研制和开发，吸附脱硫技术已进入新的发展阶段，即在原料气和燃料油吸附脱硫方面出现工业化产品。3饮用水安全中的应用随着全球经济和社会的发展，世界上许多国家和地区出现水资源危机。由各种渠道进人水环境的重金属，其含量超过一定限量，便造成水环境污染，水环境重金属污染不但造成重大经济损失，同时还严重影响着饮用水的安全性，危害着包括人类在内的各种生命体的健康与生存。对水中的重金属离子去除的传统技术主要是化学法(投加化学药剂易造成二次污染，增加运行费用)、吸附法(利用
8、活性炭吸附或腐殖酸树脂、和沸石等吸附，吸附剂需要量大，难以用于大规模的生产应用)以及反渗透法(费用极高，难以大量应用)等，在处理效率、技术成本等方面日趋不能满足重金属深度处理需要 ，更加高效简便的饮用水处理技术成为研究热点。下表中列出了一些膜吸附剂（树脂质量分数 65%）的吸附材料对铅离子的吸附容量。材料琉基树脂沸石活性炭树脂 0017膜吸附剂吸附容量/(mgg-1)368.544.3150.0248.80255.31从表中可以看出，树脂质量分数为 65%的膜吸附剂对水中铅离子的吸附容量高达 255.31 mg/g，换算为纯树脂的吸附容量可达 392.78 mg/g，远远高于其他类型的吸附剂.
9、由此说明，树脂 0017膜吸附剂具备良好的重金属吸附能力，而且膜吸附剂的形式也使得该法易于操作，具有较强的应用前景。与传统技术吸附水中重金属离子相比较，膜吸附剂对水中重金属的吸附容量大，操作简单，易于产业化。重金属的吸附用膜主要是采用生物膜，也有采用填充 PES 膜、MA-DTPA/PVDF 螯合膜等进行重金属离子的吸附研究。以 填充 PES 膜为例，张玉忠1等的研究对不同填充量、pH 值时重金属的吸附量进行了研究，得到结论：水中的重金属铅离子主要是被膜中添加的树脂吸附，并且随着树脂填充量的增大，重金属铅离子的静态吸附容量也随之增大。三、结语三、结语膜吸附兼具膜技术和吸附技术的优势，为生物分离
10、、有机体系分离及引用水安全等领域提供一种新的有效手段，正得到日益广泛的关注。但一种新技术的发展是一个复杂的问题，对于膜吸附过程，一些关键问题尚待解决，高效、方便易行的再生方法的建立是实现该技术放大应用的关键，同时，选择的功能体或配基除了对目标分子具有良好的择吸附能力外，还应尽可能减少与料液中其他分子的竞争吸附，这涉及到根据特定分离体系进行分子识别、材料设计的深人研究。1-78-14参考文献参考文献1. 张玉忠, 林立刚. 膜吸附研究进展. 第四届中国膜科学与技术报告会; 2010; 中国北京; 2010. p. 5. 2. 校迎军, 张玉忠, 李泓. 阳离子树脂填充 EVAL 中空纤维膜吸附剂
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12、, 林立刚, 丁晓莉, 赵占春, 李泓. 4A 分子筛掺杂 PES 膜吸 附剂的制备及其对 Cu(2+)吸附性能研究J. 天津工业大学学报 2013; (01): 5- 9+13.8. Avramescu ME, Sager WFC, Wessling M. Functionalised ethylene vinyl alcohol copolymer (EVAL) membranes for affinity protein separationJ. Journal of Membrane Science 2003; 216(12): 177-93. 9. Lin L, Zhang Y, K
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