Page 214 - 《精细化工》2023年第8期

·1828· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

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R/%=(A f – A p )/A f ×100 （2） mg/g；k 1 为准一级吸附速率常数，min ；k 2 为准二
式中：A f —原液吸光度，a.u.；A p —过滤液吸光度， 级吸附动力学速率常数，g/(mg·min)。
a.u.；R—吸附率，%。
1.3.3 吸附量的测定 2 结果与讨论
实验步骤同上述吸附率测定。蛋白质采用紫外-
2.1 CS/PLA 复合膜形貌分析
可见分光光度计测定分析滤液吸光度，再根据标准
CS/PLA 复合膜的表面和截面 SEM 图见图 1。
曲线方程得到滤液中蛋白质质量浓度，牛血清蛋白 从静电纺 PLA 纤维膜的截面图（图 1a1）可以看出，
2
标准曲线方程：y=0.533x+0.015（R =0.996），卵清 基底膜呈现疏松层状结构，其厚度为 300 μm。PLA
2
蛋白标准曲线方程：y=0.521x+0.007（R =0.998）（其
纤维直径约为 3 μm，形态均匀且表面光滑（图 1a2）。
中，y 为吸光度，x 为蛋白质量浓度）。金属离子采 静电纺工艺使得纤维呈现交错搭接的特点，纤维间
用等离子体发射光谱仪测定滤液浓度，平衡吸附量 孔隙较大，不利于目标物的分离。因此，需要设计
和不同吸附时间的吸附量按公式（3）和（4）计算： CS 致密层以提高膜的综合过滤性能。当 CS 与 PLA
q e =(ρ 0 –ρ e )V/m （3） 体积比为 3∶5 时（图 1b1），CS 膜厚度为 3 μm，CS
q t =(ρ 0 –ρ t )V/m （4） 膜与 PLA 纤维膜层较紧密地结合，纤维层与 CS 层
式中：ρ 0 —待测溶液中蛋白质或金属离子的初始质 之间出现短层过渡区，用于提高 CS 层与纤维膜之
量浓度，mg/L；ρ e、ρ t —分别为平衡溶液和瞬时溶液 间结合力。但由图 1b2 可见，此时复合膜 CS 层表
中蛋白质或金属离子的质量浓度，mg/L；V—溶液 面凹凸不平且有明显裂痕，这是因为 CS 涂覆量较
体积，L；m—CS/PLA 复合膜的质量，g；q e、q t — 少，形成的 CS 涂覆层表面很薄，易破损，导致膜
分别为平衡吸附量和不同吸附时间（t）时吸附量， 分离效果不理想。随着 CS 涂覆量不断增加，从图
mg/g。 1c2 可看出，当 CS 与 PLA 体积比为 5∶5 时，膜表
1.3.4 动力学模型 层相对均匀平整，但膜表面仍存在许多细小的裂纹。
采用准一级动力学和准二级动力学模型对吸附 提高 CS 涂覆量，当 CS 与 PLA 体积比提高至 7∶5
实验结果进行拟合分析，以更好地解释 CS/PLA 复 和 9∶5 时（图 1d2 和 e2），膜表面更加平整光滑且
合膜的吸附过程。准一级动力学模型多用来描述物 无裂缝。当 CS 与 PLA 体积比分别为 5∶5、7∶5
理吸附过程，准二级动力学模型主要用于描述物理 和 9∶5 时，CS 膜厚度为 5、7 和 8 μm。当 CS 与
和复杂的化学吸附过程，其动力学方程见公式（5） PLA 体积比为 9∶5 时，CS 层厚度增量没有随着 CS
和（6）： 与 PLA 的体积比增加的原因是，随着 CS 涂覆量的
ln(q e –q t )=lnq e – k 1 t （5） 增加，溶液的渗透压变大，使得溶液进一步渗透到
2 （6） PLA 纤维基底层，从而使致密的 CS 层厚度增加量
t/q t =1/(k 2 ·q e ) + t/q e
式中：q e 和 q t 分别为平衡时和 t 时刻下的吸附量， 有所减小。

1 代表截面；2 代表表面；a~e 分别代表 CS 与 PLA 体积比为 0∶5、3∶5、5∶5、7∶5、9∶5
图 1 CS/PLA 复合膜的表面和截面 SEM 图
Fig. 1 Surface and cross section SEM images of CS/PLA composite membranes

同时，通过 XRD 对复合膜的结晶形态进行了测 和 18.6°处出现了结晶衍射特征峰。在 PLA 的静电
试，结果见图 2。可以看出，PLA 纤维在 2θ=16.3° 纺加工过程中，静电牵伸力使聚合物分子链部分长