本文關(guān)鍵詞：膜科學(xué)與技術(shù)雜志，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

1．多層結(jié)構(gòu)雙極膜的傳質(zhì)與催化水解離

從陰陽膜層內(nèi)基本離子即鹽正副離子和水離子(H+、OH-)的傳遞過程著手，建立了幾種常見物理構(gòu)型的雙極膜理論電壓降模型，并對模型進(jìn)行分析，提出了降低雙極膜水解離電壓的有效途徑。特別是對兩性氫氧化物、高分子弱酸堿的水解離催化作用進(jìn)行了理論解釋，提出了催化作用是基于“自由溶液中水解離速率常數(shù)值增大”的觀點，指出了雙極膜水解離催化劑的篩選依據(jù) (Science in China, Ser.B 1999,42(6):589-598；Desalination，2002，in press；Chinese J Chem Eng., 2001,9(2):179-185；Chem Res Chin Uni., 2001,17(4):457-464)。

在對雙極膜水解離機理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用也進(jìn)行了較為廣泛的開展，成功地將雙極膜水解離用于有機酸的制備和海洋化工中離子的分離，現(xiàn)已從檸檬素鈉水溶液制備出了 1M 左右的檸檬酸，這一研究成果有望改變現(xiàn)行的有機酸生產(chǎn)工藝，備受國內(nèi)有機酸專家的青睞。受國際同行的邀請和歐洲膜學(xué)會主席德里奧利的推薦，先后在國際唯一的脫鹽方面的刊物 Desalination 和國際資源回收方面的刊物 resources recycle, recovery 發(fā)表相關(guān)綜述文章二篇, 引起了國際同行極大的興趣�！禜andbook of bipolar membrane technology》 主編、歐洲雙極膜過程協(xié)調(diào)人荷蘭吐溫大學(xué) A J B Kemperman 博士多次給本人寫來信，肯定作者的思路，并愿今后進(jìn)行合作研究和學(xué)生交流。日本、俄羅斯、西班牙、新加坡的學(xué)者對作者的文章也表現(xiàn)出極大的興趣。西班牙ALICANTE大學(xué) (UNIVERSIDAD DE ALICANTE) 的 Vicente Montiel Leguey 教授來信稱，作者的評述對于電滲析領(lǐng)域的研究者和教師是一部偉大的工作。

在雙極膜催化水解離模型的指導(dǎo)下，對雙極膜界面層催化劑進(jìn)行了篩選，并對催化性能進(jìn)行了研究，在國際上報導(dǎo)了PEG對水解離產(chǎn)生促進(jìn)作用，而且這種促進(jìn)作用與PEG分子量有關(guān)，隨著分子量的增加，催化作用增強。相關(guān)文章被 J Colloid Interf Sci. 接受(JCIS 427)，審稿人認(rèn)為 "Although catalysis of metal ions and amines on water splitting in BPM has been reported, approach to the modification of BPM interface using PEG is very unique and very impressive. Actually, this study will prove to be valuable for researchers in the field of membrane science and technology, and fundamental studies on water dissociation mechanism at the BPM interface"�，F(xiàn)有的理論認(rèn)為，兩性分子對雙極膜具有催化促進(jìn)作用，為此我們研究了兩性大分子物質(zhì)如BSA在高分子膜表面的吸著行為以及作為中間層時的催化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BSA能夠牢固地吸著在高分子膜表面，進(jìn)而可用作為中間界面層 (JCIS170; AICHE J 08068 Version 1)。但其對水解離具有抑制作用，與現(xiàn)存在的理論有抵觸，為此提出了新的抑制機理－界面排斥與分子的變性是使水解離壓降增大的直接原因。

2．均相離子膜及其相關(guān)過程

以線性聚合物為母體，通過甲基取代、苯環(huán)取代、化學(xué)交聯(lián)等方法獲得了一系列荷電膜材料，并進(jìn)而制備了一系列荷正電膜。研究結(jié)果表明，甲基取代可提高膜的電導(dǎo)，適用于電滲析過程；苯環(huán)取代可降低膜的含水量，提高膜的選擇性，適用于擴散滲析過程；化學(xué)交聯(lián)可提高膜的耐熱性和機械強度，為這種膜的實際工業(yè)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

這種制備均相荷正電膜的優(yōu)點還在于，不需要氯甲基化過程，因而可避免劇毒物質(zhì)氯甲醚的使用，研究內(nèi)容相繼在國際膜科學(xué)與技術(shù)雜志上發(fā)表 (J Membr Sci., 2001,190/2:159-166；2001,183/2:193-200.；2002,199(1-2):203-210；2002,203/1-2:145-153)，審稿人給予了很高的評價，認(rèn)為這是“一個經(jīng)濟、高效、易放大的路線，可以避免因使用氯甲醚而造成的環(huán)境危害”。

帶電粒子在荷電膜中的傳遞研究是本研究室工作的另一特色，先后運用微觀的“滲透理論”及宏觀的“三相模型”，提出了適用于帶電粒子在帶電膜狀介質(zhì)中擴散的新模型，相關(guān)內(nèi)容在英國 Chem Eng Sci (化工界的"Nature")發(fā)表，其意義在于運用該理論可判別“導(dǎo)體”與“絕緣體”，進(jìn)而判別帶電粒子在膜相“擴散通過”或是“擴散受阻”，有望在納濾、反滲透等膜制備及相關(guān)分離過程中得到實際應(yīng)用。

3．無機-有機膜的復(fù)合（雜化）及其他

有機膜的優(yōu)點是柔韌性好，成膜性能優(yōu)異，品種多能適應(yīng)多種需要，從而獲得大規(guī)模應(yīng)用。但缺點是機械強度不好，化學(xué)穩(wěn)定性差，大多不耐高溫、酸堿和有機溶劑等，難以在苛性條件下使用，并且易堵塞，不宜清洗，在有些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。

無機膜機械強度高，穩(wěn)定性好，耐化學(xué)和生物侵蝕，使用壽命長，并且易于消毒清洗，在分離過程和膜反應(yīng)過程中有著良好的應(yīng)用前景，材質(zhì)較脆，加工和運輸都較困難，制備的材料有限；不易荷電，在液體分離過程中極易受到污染而造成膜通量的下降，為此我們開展了無機有機材料的雜化和復(fù)合的研究，合成了一系列不同的溶膠－凝膠前體并制備一系列新型的荷不同電荷的雜化/復(fù)合膜。

本實驗室開發(fā)的荷正電有機－無機雜化膜的路線 Journal of Membrane Science, 2003, 216(1-2), 269-278

Journal of Membrane Science, 2003, revised for publication

4．生物活性制劑的控制釋放

本實驗室開展了藥物的可控釋放研究，先后研究了抗腫瘤藥物5-氟尿嘧啶和計生藥物左旋十八甲基炔諾酮的離體釋放動力學(xué)研究，建立了膜相擴散模型、孔道擴散模型、膜相－孔道雙擴散模型，提出了用滲流閾值法判定擴散類型的方法原理，并成功地解釋了現(xiàn)存的理論不能解釋的問題即“某些擴散控制釋放體系曲折因子過大，不符合常規(guī)”，我們研究表明，這種曲折因子過大的原因在于沒有達(dá)到孔道擴散的條件，是膜相擴散的結(jié)果，相關(guān)研究成果在國內(nèi)外核心刊物上陸續(xù)發(fā)表 (Inter J. Pharm.Sci, 2000,197(1-2):23-34; 1998,170(2):139-149)，并被國際刊物多次引用。

5．蛋白質(zhì)的吸附及膜的污染

研究了蛋白質(zhì)在商品聚合物膜中吸附行為，在國際上提出了聚集吸附的觀點，，指出蛋白質(zhì)的吸附方式不僅與覆蓋率有關(guān)，還于時間和濃度有關(guān)，在相同的覆蓋率的情況下，高濃度短時間的吸附與低濃度長時間吸附的方式是不一樣的，前者容易發(fā)生聚集吸附，容易脫附，蛋白質(zhì)變性較少，后者是一般的吸附，不可逆成分較多。這種新觀點是對原來＂吸附方式僅與覆蓋率有關(guān)＂的觀點的補充，上述結(jié)果已由FTIR-Mapping和AFM的結(jié)果所證實 (Journal Colloid and interfacial sci., 2003, 262/2:342-350)。

在蛋白質(zhì)吸附規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，還進(jìn)行了蛋白質(zhì)競爭吸附的研究，提出了在通常的生化過濾中可以犧牲一種廉價的蛋白質(zhì)而減少貴重蛋白質(zhì)的觀點。

吸附模型

吸附后的清楚表明了蛋白質(zhì)分子由外向內(nèi)擴散的進(jìn)程

、和的AFM圖證實了高濃度吸附時蛋白質(zhì)的聚集行為

  本文關(guān)鍵詞：膜科學(xué)與技術(shù)雜志，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。