2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、中空纖維離子交換膜廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)的分離純化、重金屬離子的去除以及酶催化反應(yīng)等眾多領(lǐng)域。與現(xiàn)有的超濾、微濾過程用的中空纖維膜的制備相比,中空纖維離子交換膜直接紡絲制備的難度更大,這是因為離子膜具有較強的親水性,溶漲十分嚴重,機械強度下降迅速,因而常采用先制備中空纖維基膜,同時引入預(yù)功能化基團,再進行功能化制備離子交換膜。本課題以生物、醫(yī)藥和環(huán)境工業(yè)的需求為背景,以引入預(yù)功能化基團和可交聯(lián)基團的線性聚合物溴化聚苯醚(BPPO)作為基材,在

2、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上,開展新型中空纖維離子交換膜的制備及應(yīng)用研究工作,具體包括三方面。
   (1)通過乙二胺化和羧基化反應(yīng)過程制備中空纖維兩性離子交換膜,用于蛋白質(zhì)的分離純化。首先,通過紅外譜圖、兩性基團密度、陰離子交換容量和陽離子交換容量,證明了氨基和羧酸基團已成功引入中空纖維膜,并研究了溫度、濃度和反應(yīng)時間對陰、陽離子交換容量的影響。其次,采用掃描電子顯微鏡觀察到中空纖維膜的形貌在制備過程中沒有發(fā)生明顯變化,表明膜孔結(jié)構(gòu)沒有遭到

3、破壞。最后選取溶菌酶作為模型蛋白質(zhì)評價中空纖維兩性離子交換膜對蛋白質(zhì)的分離純化性能,研究吸附條件對吸附量的影響,結(jié)果表明:隨著吸附時間增長,吸附量先增加,然后在25h趨于穩(wěn)定;隨著離子強度的增大,吸附量逐漸減??;初始濃度增加,吸附量先增加然后也趨于穩(wěn)定;pH值對兩性離子膜和溶菌酶的荷電性能都有影響,對吸附量的影響最大。上述結(jié)果表明,該法制備的中空纖維兩性離子膜對蛋白質(zhì)具有良好的分離純化性能。
   (2)通過胺化和磺化兩個反應(yīng)過

4、程制備了磺酸基中空纖維陽離子交換膜,將其用于重金屬離子的去除。首先,制備過程由陽離子交換容量和紅外譜圖進行確定,同時研究了反應(yīng)時間、溫度和反應(yīng)物濃度等對陽離子交換容量的影響。接著,從水含量看出,該中空纖維陽離子交換膜具有較好的親水性能,并且親水性隨陽離子交換容量增大而增強,這是因為親水基團磺酸基的引入。然后從掃描電子顯微鏡觀察,在反應(yīng)前后,中空纖維膜的孔狀結(jié)構(gòu)基本保持不變。最后,為評價磺酸基中空纖維陽離子交換膜對重金屬離子的去除效果,選

5、取銅離子作為模型離子,研究了吸附時間、銅離子溶液初始濃度和陽離子交換容量對吸附量的影響。此外,采用Langmuir吸附等溫方程對實驗數(shù)據(jù)進行了擬合,討論了銅離子在中空纖維陽離子交換膜上的吸附機理,結(jié)果表明該吸附過程符合Langmuir吸附,接近單分子層吸附。上述結(jié)果表明,采用此法能夠成功研制磺酸基中空纖維陽離子交換膜,可以有效去除重金屬離子。
   (3)通過胺化和羧基化制備了羧酸基中空纖維陽離子交換膜,并將其作為載體進行酶固定

6、化反應(yīng)。自由酶分離成本高、不穩(wěn)定以及對產(chǎn)品容易造成污染等缺陷限制了酶的使用范圍,而自由酶固定化可以克服這些缺陷。該部分首先制備了羧酸基中空纖維陽離子交換膜,制備過程通過紅外譜圖和陽離子交換容量來確定,從膜的親水性和機械性能表明,該中空纖維陽離子交換膜可以作為酶固定載體:水含量的測定結(jié)果表明膜具有良好的親水性;從掃描電子顯微鏡觀察中空纖維膜和固定化纖維素酶膜的斷層結(jié)構(gòu)顯示,改性后膜的形態(tài)基本保持不變;機械強度的測試結(jié)果表明,在適當?shù)碾x子交

7、換容量范圍內(nèi)該膜具有良好的機械穩(wěn)定性。其次,為評價中空纖維陽離子交換膜對纖維素酶的固定化效果,測定了活化時間、碳二亞胺濃度、固定時間、pH值和纖維素酶溶液的初始濃度對固定化纖維素酶酶活的影響。上述結(jié)果也表明,此法可以成功制備親水性能和機械性能較高,適合用于酶固定化反應(yīng)的中空纖維陽離子交換膜。
   總之,本文以溴化聚苯醚中空纖維膜為基膜,制備了中空纖維兩性離子交換膜、磺酸基中空纖維陽離子交換膜和羧酸基中空纖維陽離子交換膜,并分別

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