一种同时具备分离、吸附和催化功能的多功能仿生膜及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107297197A(43)申请公布日2017.10.27(21)申请号201610237128.9B01D67/00(2006.01)(22)申请日2016.04.15B01J20/28(2006.01)(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条1号(72)发明人罗建泉万印华陈向荣杭晓风(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋侯潇潇(51)Int.Cl.B01J20/24(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01J31/06(2006.01)B01D71/82(2006.01)B01D69/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种同时具备分离、吸附和催化功能的多功能仿生膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种同时具备分离、吸附和催化功能的多功能仿生膜及其制备方法和应用，所述仿生膜为在超滤膜或纳滤膜内黏附有聚多巴胺涂层，在所述聚多巴胺涂层中包埋有酶分子。本发明的仿生膜不仅保留了超滤膜或纳滤膜本身的渗透、分离和抗污染能力，还通过仿生固定化提高了生物酶的稳定性和催化效率，并且在支撑层纤维上的聚多巴胺涂层具有高比表面积和高吸附容量，同时增加了膜的机械性能。本发明的仿生膜可用于废液处理，其具备的多个功能间具有协同作用，可大大提高目标物质的去除效率。并且该仿生膜的制备方法操作工艺简单、安全节能，采用商品化有机膜，成本低。CN107297197ACN107297197A权利要求书1/1页1.一种仿生膜，其特征在于，所述仿生膜为在超滤膜或纳滤膜内黏附有聚多巴胺涂层，在所述聚多巴胺涂层中包埋有酶分子。2.根据权利要求1所述的仿生膜，其特征在于，所述超滤膜或纳滤膜由分离层和支撑层组成，其分离层厚度为0.1-50微米，支撑层厚度为100-500微米。3.根据权利要求2所述的仿生膜，其特征在于，所述分离层的截留分子量为100-10000Da；优选地，所述分离层的膜材料为醋酸纤维素、再生纤维素、磺化聚砜、聚酰胺、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚哌嗪或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求2所述的仿生膜，其特征在于，所述支撑层的膜材料为聚丙烯、聚烯烃或聚酯中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1-4中任一项所述的仿生膜，其特征在于，所述聚多巴胺涂层是由多巴胺氧化自聚形成的；优选地，所述酶分子为漆酶、乙醇脱氢酶、过氧化氢酶、脂肪酶或碳酸酐酶中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5中任一项所述的仿生膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)利用超滤膜或纳滤膜对酶溶液进行逆向过滤，将酶分子固定至膜内；(2)向步骤(1)得到的固定有酶分子的超滤膜或纳滤膜上加入多巴胺溶液，多巴胺氧化自聚形成聚多巴胺，其粘附在超滤膜或纳滤膜内形成仿生涂层；(3)利用水溶液对超滤膜或纳滤膜进行正向过滤冲洗，得到所述仿生膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述逆向过滤为使酶溶液从超滤膜或纳滤膜的支撑层一侧进入膜内进行过滤；优选地，步骤(1)所述逆向过滤的操作压力为0.1-4.0bar；优选地，步骤(1)所述酶溶液为将酶溶解于磷酸缓冲溶液或醋酸缓冲溶液中得到的溶液；优选地，所述磷酸缓冲溶液或醋酸缓冲溶液的pH值为5.0-5.6，优选5.2，优选地，步骤(1)所述酶溶液的浓度为0.1-0.5mg/mL。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述多巴胺溶液为多巴胺溶于Tris-HCl缓冲液中得到的溶液；优选地，步骤(2)所述多巴胺溶液的浓度为0.1-4.0g/L；优选地，步骤(2)所述多巴胺溶液的pH为5.0-9.5；优选地，步骤(2)所述多巴胺氧化自聚在超滤膜或纳滤膜的支撑层上进行；优选地，步骤(2)所述多巴胺氧化自聚在空气存在下进行；优选地，步骤(2)所述多巴胺氧化自聚在室温搅拌下进行，搅拌速度为50-300转/分钟；优选地，步骤(2)所述多巴胺氧化自聚的时间为1-24小时。9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述正向过滤冲洗为使水溶液从超滤膜或纳滤膜的分离层侧进入进行冲洗；优选地，步骤(3)所述正向过滤冲洗的操作压力为0.1-10bar。10.根据权利要求1-5中任一项所述的仿生膜在废液处理中的应用。2CN107297197A说明书1/5页一种同时具备分离、吸附和催化功能的多功能仿生膜及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于生物膜制备领域，涉及一种仿生膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种同时具备分离、吸附和催化功能的多功能仿生膜及其制备方法和应用。背景技术[0002]