一种外加电极的膜色谱组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生物分子的分离领域，尤其涉及一种用来分离生物分子的外加电 极的膜色谱组件。
【背景技术】
[0002] 随着生物技术产业的发展，如何实现包括蛋白质、多肽、酶、核酸、抗体等在 内的生物产品的有效分离和纯化成为该领域研宄开发的热点。膜色谱（Membrane Chromatography)技术是在高效液相色谱和膜分离技术的基础上，对分离单元的材料和结 构进行改进的色谱分离方法。它结合了高效液相色谱选择性高、分离速度快和膜分离技术 样品容量大、操作压力低的优点，已经发展成为色谱分离的一个重要分支，在生物产品分离 纯化中得到了广泛应用。
[0003] 常规的膜色谱技术主要是利用生物分子与基质膜表面固载的特异性基团之间的 强烈的生物特异性作用而实现分离的。膜色谱组件中的基质膜仅作为一种分离基团的多孔 载体用于提高分离过程的分离效率，分离膜本身的孔径筛分作用，静电吸附作用等独特的 分离性能并没有体现出来。同时，膜色谱技术由于特异性基团的昂贵价格和单一选择性，使 膜色谱过程的投资费用增加，分离普遍适用性降低，而且没有摆脱传统色谱过程的反洗过 程，需要相对繁琐的洗脱过程，进而大大限制了膜色谱技术的应用。另外，由于配基的特异 选择吸附性，膜色谱技术往往适用于两种组分的分离或者单一组分从复杂体系的提纯，对 于多组分体系的分离和纯化，所需要的操作步骤或者体系将会更加复杂。因此，现有技术中 的膜色谱组件分离物料的性能较差。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种外加电极的膜色谱组件，本实用新型 提供的膜色谱组件能够实现待分离物料的快速高效分离。
[0005] 本实用新型提供了一种外加电极的膜色谱组件，包括设置有进口和出口的膜壳；
[0006] 设置在所述膜壳内部的正电极和负电极；
[0007] 所述正电极和负电极之间设置有多孔支撑层；
[0008] 及设置在所述多孔支撑层表面的多孔分离膜。
[0009] 优选地，所述正电极和负电极的形状分别选自板状、网状或丝状。
[0010] 优选地，所述正电极和负电极的材质分别选自不锈钢、钛或铂。
[0011] 优选地，所述多孔分离膜的层数为3层~50层。
[0012] 优选地，所述多孔分离膜的材质选自纤维素、聚碳酸酯、聚醚砜、聚砜、聚酰胺、聚 氯乙稀、聚丙稀腈、聚丙稀、聚偏氟乙稀、聚四氟乙稀或聚哌嘆。
[0013] 优选地，所述多孔分离膜的形状为圆形、矩形、三角形或菱形。
[0014] 优选地，所述正电极和负电极平行设置，且与电源相连。
[0015] 优选地，所述多孔支撑层为多孔有机玻璃板或聚乙烯格网。
[0016] 优选地，所述膜壳的材质为不导电材料。
[0017] 优选地，所述膜壳的形状为圆形、矩形、三角形或菱形。
[0018] 本实用新型提供了一种外加电极的膜色谱组件，包括设置有进口和出口的膜壳； 设置在所述膜壳内部的正电极和负电极；所述正电极和负电极之间设置多孔支撑层；及设 置在所述多孔支撑层表面的多孔分离膜。本实用新型提供的膜色谱组件包括正电极和负电 极，它们作为外加电极，在膜色谱过程中，引入电场，根据待分离物料溶液中组分的带电性 质的不同，在多孔分离膜分离及静电吸附等筛分的基础上，进行电荷筛分，待分离物料中的 组分按电荷和分子量大小的区别，先后流出，得到分离。与现有技术中的膜色谱组件相比， 本申请提供的膜色谱组件提高了色谱过程的分离精度，还大幅度降低分离时间，快速高效 地分离出待分离物料中的组分。实验结果表明：该膜组件中设置有10层多孔分离膜，电场 强度调节为30V/cm时，溶菌酶的流出时间为3. 7分钟，牛血清蛋白的流出时间为8. 6分钟； 纯度均达到98%以上。
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型实施例提供的一种外加电极的膜色谱组件。
【具体实施方式】
[0020] 本实用新型提供了一种外加电极的膜色谱组件，包括膜壳；
[0021] 设置在所述膜壳内部的正电极和负电极；
[0022] 所述正电极和负电极之间设置有多孔支撑层；
[0023] 及设置在所述多孔支撑层表面的多孔分离膜。
[0024] 本实用新型提供了一种外加电极的膜色谱组件，包括设置有进口和出口的膜壳； 设置在所述膜壳内部的正电极和负电极；所述正电极和负电极之间设置多孔支撑层；及设 置在所述多孔支撑层上表面的多孔分离膜。本实用新型提供的膜色谱组件包括正电极和负 电极，它们作为外加电极，在膜色谱过程中，引入电场，根据待分离物料中组分的带电性质 的不同，在多孔分离膜分离及静电吸附等筛分的基础上，进行电荷筛分，待分离物料中的组 分按电荷和分子量大小的区别，先后流出，得到分离。与现有技术中的膜色谱组件相比，本 申请提供的膜色谱组件提高了色谱过程的分离精度，还大幅度降低分离时间，快速高效地 分离出待分离物料溶液中的组分。
[0025] 另外，本实用新型提供的膜色谱组件还能够实现分子量或者水力学半径接近的分 子的分离，同时可以提高分离效率，减小操作所需驱动压力；能够实现多组分的分离，降低 分离过程的成本。
[0026] 参见图1，图1为本实用新型实施例提供的外加电极的膜色谱组件示意图；其中，1 为正电极，2为负电极，3为多孔分离膜，4为多孔支撑层，5为膜壳，6为料液出口，7为料液 进口。
[0027] 本实用新型提供的外加电极的膜色谱组件包括设置有进口和出口的膜壳5,所述 膜壳5的材质优选为不导电材料；所述不导电材料优选为玻璃钢、聚碳酸酯、聚丙烯和聚甲 醛中的一种或多种。在本申请的某个实施例中，所述膜壳5的材质为聚甲醛；在本申请的某 个实施例中，所述膜壳的材质为聚碳酸酯。在本申请中，以料液进口方向垂直的截面为所述 膜壳的截面，所述膜壳5的截面的形状优选为圆形、矩形、三角形或菱形，更优选为圆形。在 本申请的具体实施例中，所述膜壳的截面的形状为圆形时，膜壳的直径为l〇cm。本实用新型 提供的膜色谱组件包括料液进口 7和料液出口 6 ;所述料液进口 7设置在所述膜壳5的底 部；所述料液出口 6设置在所述膜壳5的顶部。
[0028] 本实用新型提供的外加电极的膜色谱组件包括设置在所述膜壳5内部的正电极1 和负电极2。在本申请中，所述正电极1和负电极2的形状分别选自板状、网状或丝状。本 申请优选采用形状和大小相同的正电极和负电极。在本申请中，所述正电极1和负电极2 的材质分别优选不锈钢、钛或铂；更优选为钛或铂；在本申请的某些实施例中，所述正电极 的材质为镀钌的钛钢板；在本申请的某些实施例中，所述负电极的材质为钛钢板。本申请 对正电极和负电极设置在所述膜壳的内部的方式没有特殊的限制，可以可拆卸的连接在所 述膜壳内部；也可以不可拆卸的连接在所述膜壳内部。在本申请的具体实施例中，所述正电 极和负电极可以卡接在所述膜壳内部；所述正电极和负电极也可以螺纹连接在所述膜壳内 部。在本申请的具体实施例中，所述镀钌的钛钢板作为正电极，圆柱形的镀钌的钛钢板的直 径为9cm，厚度为2mm ;圆柱形的钛钢板作为负电极，钛钢板的直径为9cm，厚度为2mm。
[0029] 在本申请中，所述正电极1和负电极2接通外部电源，正电极1连接电源正极，负 电极2连接电源负极，在膜色谱过程中，接通电源后，正电极1和负电极2之间形成电场。由 于待分离物料，如生物分子，在极性溶液中（通常为水溶液）中带有电荷，因此，在膜色谱过 程中，引入电场，可以根据生物分子带电性质的不同，在孔径及静电吸附等筛分的基础上， 进行电荷筛分；带不同电荷的分子可以分别在电场中起到加速和减速的作用，从而拉开从 膜色谱流出的时间，带同种电荷的分子，也可以依据分子大小，电荷电量的差异先后流出。 本实用新型提供的膜色谱组件中的正电极1可以设置于料液出口方向，也可以设置于料液 进口方向；所述负电极2可以设置于料液出口方向，也可以设置于所述料液进口方向。本申 请根据待分离物料的带电情况，料液从正电极方向流出或从负电极方向流出。
[0030] 本实用新型提供的外加电极的膜色谱组件包括所述正电极和负电极之间设置的 多孔支撑层4。在本申请中，所述多孔支撑层4为多孔有机玻璃板或聚乙烯格网。在本申 请中，所述多孔支撑层可以设置多层，优选以平行方式设置。在本申请中，所述多孔支撑层 4可以用来支撑多孔分离膜；也对待分离的流体进行重新分布。本申请对支撑层设置在所 述膜壳的内部的方式没有特殊的限制，可以可拆卸的连接在所述膜壳内部；也可以不可拆 卸的连接在所述膜壳内部。在本申请的具体实施例中，所述支撑层可以法兰式连接在所述 膜壳的内部；所述支撑层也可以卡接在所述膜壳的内部。
[0031] 本实用新型提供的外加电极的膜色谱组件包括设置在所述多孔支撑层表面的多 孔分离膜3。在本申请中，所述多孔分离膜3的材质优选为纤维素、聚碳酸酯、聚醚砜、聚 砜、聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚哌嘆，更优选为聚醚 砜、聚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚哌嗪，最优选为聚醚砜、聚砜或聚 偏氟乙烯。在本申请中，所述多孔分离膜3的形状优选为圆形、矩形、三角形或菱形，更优 选为圆形。在本申请的实施例中，所述多孔分离膜的层数可以为3层~50层，也可以为10 层~30层。在本申请的实施例中，所述多孔分离膜的孔径可以为0.1 nm~500nm，也可以为 IOnm~450nm。在本申请中，所述多孔分离膜以多层平行叠加的方式构成膜堆，在多孔分离 膜之间以多孔支撑层分隔，将膜堆放置在对应形状的膜壳中。本申请对所述多孔分离膜设 置在膜壳内部的方式没有特殊的限制，如可以粘结在所述膜壳的内部。以料液进口方向为