بررسي اثر دماي حمام انعقاد بر شك لشناسي سطح و عملكرد غشاي پلي اتيلني ساخته شده به روش TIPS در فرايند خالص سازي پروتيين كلاژن

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

لايه سطحي متراكم كه به علت ماهيت فرايند ساخت غشاهاي پليمري به روش جدايي فاز با القاي گرمايي معمولاً در سطح بيروني غشاها تشكيل مي شود، نقش بسزايي در كاهش مقدار تراوايي و در پي آن تسريع گرفتگي غشاهاي ساخته شده با اين روش در فرايند تغليظ و خالص سازي محلول هاي پروتييني دارد. در كار اخير، اثر دماي حمام بر ضخامت لايه سطحي متراكم و اثر آن بر عملكرد غشاهاي ساخته شده بررسي شد. از آزمون خالص سازي محلول پروتيين كلاژن براي بررسي اثر حذف لايه متراكم بر عملكرد و سازوكار گرفتگي غشا و بازده جداسازي پروتيين كلاژن استفاده شد. نتايج به دست آمده حاكي از حذف لايه متراكم سطحي با افزايش دماي حمام انعقاد بود، طوري كه در غشاهاي با تخلخل سطحي كمتر، كاهش شار تراوايي محلول پروتييني در نتيجه گرفتگي استاندارد حفره هاي غشا به وقوع مي پيوندد كه سازوكار گرفتگي برگشت ناپذيري به شمار مي آيد. در حالي كه با افزايش تخلخل سطحي و حذف لايه متراكم در سطح بيروني، كاهش شار تراوايي در نتيجه گرفتگي متوسط حفره هاست كه گرفتگي برگشت پذير ب هشمار مي آيد. نتايج حاصل از شار تراوايي و طيف نورسنجي جريان خوراك و جريان تغليظ شده نشان داد، پس از 800 min ، مقدار تغليظ كلاژن براي غشاي با تخلخل سطحي زياد حدود % 6/ 5 است كه اين مقدار براي غشاي با تخلخل سطحي كمتر حدود % 1 است. افزون بر اين براي غشاي با تخلخل سطحي كمتر، پس از زمان 400 min عمليات فيلتركردن محلول كلاژن به علت گرفتگي كامل غشا امكان پذير نبود، در حالي كه براي غشاي با تخلخل سطحي بيشتر، عمل تغليظ كلاژن طي مدت 800 min ادامه داشت.

Fabrication of an efficient microfiltration polymeric membrane with low fouling characteristics and high permeation flux is an essential task for conducting membrane-related research and its development toward its industrial applications. 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 fouling mechanisms of the membranes. The obtained results showed that when coagulation bath temperature increases, the thickness of skin layer decreases. In membranes with lower surface porosity, the 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. The obtained results from permeation flux and spectrophotometric analyses of the inlet feed and retentate streams within 800 min showed that the collagen recovery ratio for modified membrane was 5.6% and that of an unmodified membrane was less than 1%. 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.