بررسی اثر دمای حمام انعقاد بر شکل‌شناسی سطح و عملکرد غشای پلی‌اتیلنی ساخته شده به روش TIPSدر فرایند خالص‌سازی پروتئین کلاژن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی 1996-51335

چکیده

لایه سطحی متراکم که به علت ماهیت فرایند ساخت غشاهای پلیمری به روش جدایی فاز با القای گرمایی معمولاً در سطح بیرونی غشاها تشکیل می شود، نقش بسزایی در کاهش مقدار تراوایی و در پی  آن تسریع گرفتگی غشاهای ساخته شده با این روش در فرایند تغلیظ و خالص‌سازی محلول‌های پروتئینی دارد. در کار اخیر، اثر دمای حمام بر ضخامت لایه سطحی متراکم و اثر آن بر عملکرد غشاهای ساخته شده بررسی شد. از آزمون تغلیظ محلول پروتئین کلاژن برای بررسی اثر حذف لایه متراکم بر عملکرد و سازوکار گرفتگی غشا و بازده جداسازی پروتئین کلاژن استفاده شد. نتایج به­‌دست آمده حاکی از حذف لایه متراکم سطحی با افزایش دمای حمام انعقاد بود، طوری که در غشاهای با تخلخل سطحی کمتر، کاهش شار تراوایی محلول پروتئینی در نتیجه گرفتگی استاندارد حفره‌های غشا به­‌وقوع می پیوندد که یک سازوکارگرفتگی برگشت­‌ناپذیر به‌شمار می­‌آید. در حالی که با افزایش تخلخل سطحی و حذف لایه متراکم در سطح بیرونی، کاهش شار تراوایی در نتیجه گرفتگی متوسط حفره‌هاست که گرفتگی برگشت‌­پذیر به‌شمار می­‌آید. نتایج حاصل از شار تراوایی و طیف‌­نورسنجی جریان خوراک و جریان تغلیظ شده نشان داد، پس از800min، مقدار تغلیظ کلاژن برای غشای با تخلخل سطحی زیاد حدود %5/6 است که این مقدار  برای غشای با تخلخل سطحی کمتر حدود %1 است. افزون بر این غشای با تخلخل سطحی کمتر، پس از زمان 400min  عملیات فیلترکردن محلول کلاژن به علت گرفتگی غشا طی امکان پذیر نبود، در حالی که برای غشا با تخلخل سطحی بیشتر، عمل تغلیظ کلاژن طی مدت 800min ادامه داشت. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on the Impact of Coagulation Bath Temperature on the Surface Morphology and Performance of Polyethylene Membrane Prepared by TIPS Method in Purification of Collagen Protein

نویسندگان [English]

  • Ali Akbari
  • Reza Yegani
  • Ali Behboudi
Faculty of Chemical Engineering; Sahand University of Technology, P.O. Box: 51335-1996,Tabriz, Iran
چکیده [English]

Fabrication of an efficient microfiltration polymeric membrane with low fouling characteristic and high permeation flux is an essential task for developing membrane-related researches and membrane industries. Surface skin layer which decreases the membrane permeation and accelerates the membrane fouling in purification and separation of protein solution is usually observed for all membranes fabricated via thermally induced phase separation (TIPS) method. In this work, the impact of coagulation bath temperature on the skin layer thickness and performance of fabricated membranes was investigated. Collagen protein purification tests were carried out to investigate the impact of skin layer on the performance and determine the fouling mechanisms of the membranes. Obtained results showed that when coagulation bath temperature increases, the thickness of skin layer decreases. In membranes with lower surface porosity, decline in protein permeation is mainly due to the standard blocking fouling mechanism which is a kind of the irreversible fouling phenomenon. In membranes with higher surface porosity, however, decline in protein permeation is mainly due to the intermediate blocking fouling mechanism which is a kind of reversible fouling phenomenon. Obtained results from permeation flux and spectrophotometric analyses of inlet feed and retentate streams within 800 min showed that the collagen recovery ratio for modified and unmodified membranes were 5.6 and less than 1%, respectively. It is worth to mention that for membrane with lower surface porosity the collagen filtration process was stopped within 400 min due to the membrane fouling. For membrane with higher surface porosity, however there was no halting in filtration process within 800 min.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polyethylene membrane
  • thermally induced phase separation method
  • surface dense skin layer
  • membrane fouling
  • collagen protein purification