DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.10.034

在这项工作中，采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜。经过热压、碱水解和中和处理后，制备了弱酸性阳离子交换膜（P-COOH）。通过酸性膜与氨基甲烷磺酸（AMSA）之间的共价偶联反应，获得了强酸性纳米纤维膜（P-SO3H）。通过SEM、FTIR和TGA对制备的离子交换膜的表面形貌、化学结构和热稳定性进行了分析。分析结果表明，所制备的膜具有良好的热稳定性。将该离子交换膜（IEX）用于新设计的膜反应器，并采用动态流动法研究了不同操作条件对甲苯胺蓝染料（TBO）吸附效率的影响。结果表明，在动态流动过程中，弱和强IEX膜对TBO染料的动态结合能力（DBC）约为170mg/g。同时，利用离子交换膜从鸡蛋清（CEW）中分离纯化溶菌酶。结果表明，P-COOH对溶菌酶的回收率和纯化因子分别为93.43％和29.23倍，P-SO3H对溶菌酶的回收率和纯化因子分别为90.72％和36.22倍。因此，这两种类型的离子交换膜非常适合用作染料废水处理和溶菌酶纯化过程的吸附剂。P-SO3H强离子交换膜在去除TBO染料或纯化溶菌酶方面效果更好。离子交换膜不仅可以有效地从CEW溶液中纯化溶菌酶，而且还可以有效地去除废水中的染料。

图1.由注射器泵、高压直流电和圆柱形旋转收集器组成的静电纺丝装置示意图。

图2.PAN膜表面改性概述。

图3.连续P-SO3H膜色谱装置。

图4.SEM图像：（a）PAN，（b）P-COOH和（c）P-SO3H纳米纤维膜。

图5.FTIR光谱：（a）PAN，（b）P-COOH和（c）P-SO3H纳米纤维膜。

图6.PAN、P-COOH和P-SO3H纳米纤维膜的TGA曲线。

图7.在不同的TBO负载流速下，TBO染料在P-COOH和P-SO3H纳米纤维膜上的吸附穿透曲线：（a）P-COOH和（b）P-SO3H；在不同的TBO负载流速下，P-COOH和P-SO3H纳米纤维膜对TBO染料的动态结合能力（qx％，x=10或50）：(c）q10％和（d）q50％。所有实验一式三份进行，给出的数据是从这些独立实验中计算出的平均值，其中S.D.在平均值的5％以内。

图8.在不同的TBO负载浓度下，TBO染料在P-COOH和P-SO3H纳米纤维膜上的吸附穿透曲线：（a）P-COOH和（b）P-SO3H；在不同的TBO负载浓度下，P-COOH和P-SO3H纳米纤维膜对TBO染料的动态结合能力（qx％，x=10或50）：（c）q10％和（d）q50％。所有实验一式三份进行，给出的数据是从这些独立实验中计算出的平均值，其中S.D.在平均值的5％以内。

图9.通过使用（a）P-COOH和（b）P-SO3H纳米纤维膜色谱法从CEW中纯化溶菌酶。C和A分别代表出口流中的总蛋白浓度和溶菌酶活性；Co和Ao分别是粗CEW中的总蛋白浓度和溶菌酶活性。SDS-PAGE分析：（c）P-COOH和（d）P-SO3H。通道M，蛋白质标记；通道CEW，原料；通道F，流过的部分；通道W，来自洗涤步骤的部分；通道E，洗脱的溶菌酶，以及通道Lys，从Sigma-Aldrich获得的纯溶菌酶。