用于病毒去除的纳米纤维素滤膜

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2021-08-09   环球过滤分离技术网    icccs9

当前,新型冠状病毒肺炎疫情防控正处于关键期, 阻断病毒传播途径异常重要，各方都在积极应对，纳米纤维素或许也可以出一份力。

   为了最大限度地防止病毒在人流量较大的场所的传播，迫切需要高效、可靠和经济的病毒清除过滤器。通过过滤法去除病毒是一种有吸引力的有效方法。影响过滤效果的参数有病毒大小、过滤孔径分布、过滤厚度、孔道弯曲度、过滤层数、表面电荷、表面化学性质、料流pH值和离子强度等。在病毒去除方法方面包括尺寸排阻法和吸附捕集法（也称为截留法）等。

   用于病毒过滤的材料通常包括各种合成和半合成聚合物（例如聚偏二氟乙烯（PVDF）、铜铵再生纤维素、醋酸纤维素和聚碳酸酯）以及陶瓷过滤器。大多数病毒去除过滤器是合成或半合成聚合物，这些过滤器通常通过相转化工艺生产，需要具有严格控制的工艺参数和孔退火的危险溶剂和混凝剂，以获得适合病毒去除的所需窄孔径分布。

    纳米技术的进步激起了人们对开发基于纳米纤维素的病毒去除过滤器的兴趣，主要集中在通过静电相互作用而非尺寸排阻作用的吸附型过滤器上。采用的是将纳米纤维素与其它合成物质复合的方法制备滤膜，因为纯的纳米纤维素在润湿-干燥后会出现角质化，结成密实无孔的硬块。不过也有人尝试采用由100%天然、未经改性的纤维素纳米纤维来做基于尺寸排阻作用的滤膜。

      制备过程是：将由藻类提取的高结晶度纳米纤维素的悬浮液经高剪切超声波处理后，平铺在平均孔径分布为100nm的尼龙过滤器上晾至表面形成一个连贯的层，然后将湿膜移入到热压机中在105°C的温度下进行热压干燥，最后得到类似纸的滤膜。

   经测定纳米纤维素滤膜的平均孔径为19 nm、比表面积为88m2/g，大多数孔隙小于等于30nm。平均厚度为70μm，总孔隙率为35%。该膜的孔径结构对于大于50nm的大病毒具有过滤作用，并且可以通过调节膜厚度来进一步增强对小病毒的去除效果。使用标记有氟载体基团的聚苯乙烯乳胶珠以及猪流感病毒（SIV）的测试结果验证了膜的过滤效果。

   另外，由于采用的是高结晶度的纳米纤维素，其对水的吸湿润胀极为有限， 因此，在干燥和潮湿状态下，膜的孔径分布几乎可以保持不变。

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