病毒膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种病毒膜，病毒膜包括聚砜18～26％、聚乙烯吡咯烷酮8～16％、丙三醇1～5％、NN‑二甲基乙酰胺65～73％，还涉及病毒膜的制备方法，将NN‑二甲基乙酰胺、聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，纯化水定形，形成病毒膜。本发明的有益效果是：病毒膜的表面形成0.01～0.02μm的微孔，在自然的水压下，既能对细菌有99.99％的去除，同样对病毒有99.99％的去除率；而且病毒膜的过滤水的水通量能达到1800～2800ml/m2·min·0.1MPa的出水能力；配方简单，取材方便，工艺方法稳定，生产过程耗能较少，适用于大规模的工业化生产。

权利要求

1.病毒膜的制备方法，其特征是：将65～73％NN-二甲基乙酰胺、18～26％聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入8～16％聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入

1～5％丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，90℃纯化水定形，形成病毒膜，病毒膜的外径为0.5±0.02mm，内径为0.3±0.02mm，病毒膜表面的微孔孔径为0.01～0.02μm；

三级供料系统装置包括依次管路连接的投料罐、供料罐和恒流罐，各原料先后投加至投料罐内，投料罐的转速为2000转/分钟，罐内温度为80～90℃，罐内压力0.01MPa；供料罐内转速为500转/分钟，罐内温度为35～40℃，罐内压力0.05MPa；恒流罐以200ml/min流速向双孔喷丝板输送制膜液。

2.根据权利要求1所述的病毒膜的制备方法，其特征是：所述的投料罐和供料罐之间制膜液输送压力为0.1MPa，供料罐和恒流罐之间制膜液输送压力为0.1MPa。

说明书

病毒膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种病毒膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前在评价中空纤维超滤膜时，均把中空纤维的微孔和产水通量作为一种指标，用膜过滤的目标是在水通量大的前提下，将微孔尽量做到最小。常规采用过滤膜的目的是要将水中的有害物质细菌滤除，这是基本要求。

[0003] 市场上称得上超滤膜的产品能达到以上这个基本要求，然而现在水中除了细菌对人体有害外，病毒更需要去除，病毒是寄生在细菌体内的微生物，比细菌更小，对人体的危害更大，目前市场上少有病毒膜，而市场上能去病毒的膜是反渗透或纳滤膜，他们对水的过滤能力很小，需要电和能量的驱动，在自然水压下是无法过滤的，因此市场上缺乏在水的自然压力下能在滤滤水的同时能去除病毒的滤膜。

[0004] 制膜工艺对微孔的形成起决定作用，这是制膜行业的共识，本发明研究的是制膜工艺与病毒膜的微孔的高度关联，制膜工艺中的三级供料装置的特殊性涉及高分子材料之间有胶链与温度、速度、压力、重力等因素。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种病毒膜及其制备方法。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种病毒膜，按重量百分比计，病毒膜包括以下组分：聚砜18～26％、聚乙烯吡咯烷酮8～16％、丙三醇1～5％、NN-二甲基乙酰胺65～73％。

[0007] 进一步地，按重量百分比计，病毒膜包括以下组分：聚砜25％、聚乙烯吡咯烷酮8％、丙三醇1％、NN-二甲基乙酰胺66％。

[0008] 进一步地，按重量百分比计，病毒膜包括以下组分：聚砜20％、聚乙烯吡咯烷酮10％、丙三醇1.8％、NN-二甲基乙酰胺68.2％。

[0009] 进一步地，按重量百分比计，病毒膜包括以下组分：聚砜18％、聚乙烯吡咯烷酮12％、丙三醇4％、NN-二甲基乙酰胺66％。

[0010] 病毒膜的制备方法，将65～73％NN-二甲基乙酰胺、18～26％聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入8～16％聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入1～5％丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，90℃纯化水定形，形成病毒膜。病毒膜的外径为0.5±0.02mm，内径为0.3±0.02mm，病毒膜表面的微孔孔径为0.01～0.02μm。

[0011] 进一步地，三级供料系统装置包括依次管路连接的投料罐、供料罐和恒流罐，各原料先后投加至投料罐内，投料罐的转速为2000转/分钟，罐内温度为80～90℃，罐内压力0.01MPa；供料罐内转速为500转/分钟，罐内温度为35～40℃，罐内压力0.05MPa；恒流罐以
200ml/min流速向双孔喷丝板输送制膜液。

[0012] 进一步地，投料罐和供料罐之间制膜液输送压力为0.1MPa，供料罐和恒流罐之间制膜液输送压力为0.1MPa。

[0013] 聚砜是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度，即使在高温下也保持优良的机械性能是其突出的优点，无毒、热塑性好，可用于制膜；NN-二甲基乙酰胺是聚砜的良好溶剂；聚乙烯吡咯烷酮是精细化工材料，对人体无毒可用作高分子材料间微孔的产生；丙三醇作为微孔光滑性的催化剂。以上材料以高分子聚砜与NN-二甲基乙酰胺为主体，其它少量成份作为致孔有效成份的组合是病毒膜制成的重要选择。

[0014] 冷凝过程中是一个成膜关键的过程，相分离中的聚砜材料通过富相优势迅速固化，形成聚砜中空纤维，聚乙烯吡咯酮以其高聚合度的特有粘性拖迟微孔的迅速形成，从而微小海绵组织产生，丙三醇以其快速与水分子结合的特性使膜孔中的乙酰胺现水分子交换，因此，在本发明的此工艺配方中，各类组份以协同成孔的优势产生无压式超滤膜。

[0015] 本发明通过三级连续的料液输送装置，使每一个级别料液环境承担不同的功能，从而使制膜的工艺更适合生产病毒膜的制造。

[0016] 第一级：投料罐，投料用，将NN-二甲基乙酰胺、聚砜、聚乙烯吡咯烷酮、丙三醇四种物料，按以上顺序投入罐体中，给以高速、高温下搅拌直至彻底共混，制成初级病毒膜制膜液。

[0017] 第二级：供料罐，将第一级配制好的初级制膜液以0.1MPa的压力送至第二级，在此级中保持均速搅拌，500转/分钟，温度在35～40℃，保压0.05MPa。此级的工艺设计与高分子材料之间的胶链稳定有关，这种均速的动态环境稳定使共混体系在分子间排列有序、为成膜达到一定的精度起到关健作用。

[0018] 第三级：恒流罐，保持恒定的流速对喷丝板进行供料，使后道的制膜喷丝板源源不断地喷丝，实现24小时不间断纺丝。

[0019] 而现有市场的制膜液工艺只有第一级的方式向喷丝板供液，制成的膜流量不稳定，精度不一致。

[0020] 本工艺设计的上述三级的关联作用是，通过第一级的投料基本形成初级的制膜液，对抗第二级的均速搅拌、恒定的温度保持高粘性能，同时又以微压力向各胶链分子材料之间施压，保持稳定的制膜体系，而且不受时间的限制，在动态稳定状态中，不断地输出到第三级中，使第三级可以恒定一个流量向制膜工艺的喷丝板供应是膜液。

[0021] 本发明的工艺方法与配方相适应的，因为粘度低，纺丝液压力20～80KPa的微压条件下能成膜稳定，温度控制在35℃共混体进入水中成膜。

[0022] 本发明的有益效果是：病毒膜的表面形成0.01～0.02μm的微孔，在自然的水压下，既能对细菌有99.99％的去除，同样对病毒有99.99％的去除率；而且病毒膜的过滤水的水通量能达到1800～2800ml/m2·min·0.1MPa的出水能力；配方简单，取材方便，工艺方法稳定，生产过程耗能较少，适用于大规模的工业化生产。

附图说明

[0023] 下面结合附图对本发明进一步说明。

[0024] 图1是本发明的三级供料系统装置的结构示意图。

[0025] 其中：1.投料罐，2.供料罐，3.恒流罐。

具体实施方式

[0026] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

[0027] 实施例1

[0028] 病毒膜的制备方法，将66％NN-二甲基乙酰胺、25％聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入8％聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入1％丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液粘度为1100cp。制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，90℃纯化水定形，形成病毒膜。双孔喷丝板的芯液为丙三醇，丙三醇占原料总量的质量百分比为20％。在生产过程中采用干温法相分离方法，在此过程中干程与湿程比为1：100，制得的病毒膜的外径为500μm，内径为300μm。

[0029] 该病毒膜进行MS2噬菌体去除试验，实验菌种采用的噬菌体为MS2ATCC15597-B1，宿主细菌为大肠杆菌ATCC15597，测试结果如下：

[0030]  水通量 病毒去除率
产品1 2050ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
产品2 2000ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
产品3 2100ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％

[0031] 实施例2

[0032] 病毒膜的制备方法，将68.2％NN-二甲基乙酰胺、20％聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入10％聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入1.8％丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液粘度为900cp。制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，90℃纯化水定形，形成病毒膜。双孔喷丝板的芯液为丙三醇，丙三醇占原料总量的质量百分比为20％。在生产过程中采用干温法相分离方法，在此过程中干程与湿程比为1：100，制得的病毒膜的外径为500μm，内径为300μm。

[0033] 该病毒膜进行MS2噬菌体去除试验，实验菌种采用的噬菌体为MS2ATCC15597-B1，宿主细菌为大肠杆菌ATCC15597，测试结果如下：

[0034]  水通量 病毒去除率
产品1 2250ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
产品2 2300ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
2
产品3 2400ml/m·min，0.1MPa，25℃ 99.99％

[0035] 实施例3

[0036] 病毒膜的制备方法，将66％NN-二甲基乙酰胺、18％聚砜先后投加至三级供料系统装置内搅拌至溶解，再加入12％聚乙烯吡咯烷酮搅拌至溶解，再加入4％丙三醇搅拌至溶解，形成制膜液，制膜液粘度为1500cp。制膜液经三级供料系统装置输送至双孔喷丝板挤出成膜，90℃纯化水定形，形成病毒膜。双孔喷丝板的芯液为丙三醇，丙三醇占原料总量的质量百分比为20％。在生产过程中采用干温法相分离方法，在此过程中干程与湿程比为1：100，制得的病毒膜的外径为500μm，内径为300μm。

[0037] 该病毒膜进行MS2噬菌体去除试验，实验菌种采用的噬菌体为MS2ATCC15597-B1，宿主细菌为大肠杆菌ATCC15597，测试结果如下：

[0038]  水通量 病毒去除率
2
产品1 1900ml/m·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
产品2 1800ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％
产品3 1850ml/m2·min，0.1MPa，25℃ 99.99％

[0039] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。