具有低截留分子量的超滤膜.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104271221 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 7 1 2 2 1 A (21)申请号 201380023643.1 (22)申请日 2013.03.04 12158074.0 2012.03.05 EP B01D 69/02(2006.01) B01D 71/68(2006.01) B01D 69/08(2006.01) (71)申请人甘布罗伦迪亚股份公司 地址瑞典隆德 (72)发明人贝恩德克劳泽 马库斯奥尔农 约翰内斯格克勒 (74)专利代理机构隆天国际知识产权代理有限 公司 72003 代理人张福根 吴小瑛 (54) 发。

2、明名称 具有低截留分子量的超滤膜 (57) 摘要 本发明涉及具有低截留分子量的多孔中空纤 维膜、其制造方法及其在生物技术、制药技术或食 品加工领域中执行分离任务的用途。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.11.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/054263 2013.03.04 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/131848 EN 2013.09.12 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 (1。

3、0)申请公布号 CN 104271221 A CN 104271221 A 1/1页 2 1.一种多孔中空纤维超滤膜，其包含任选地与聚酰胺组合的聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜， 和聚乙烯吡咯烷酮，所述超滤膜对水溶液中的平均分子量为5.2kDa的菊粉的筛分系数为 小于0.25，且37下的水压渗透率为1至15x 10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar。 2.根据权利要求1所述的膜，其基于所述膜的总重量包含80-99wt的聚醚砜和 1-20wt的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。 3.根据权利要求1或2所述的膜，其具有四层结构。 4.根据权利要求1或2所述的膜，其具有海绵结构。 5.根据权利要求1至4。

4、中任一项所述的膜，其具有大于3bar(g)的破裂压力。 6.一种用于制备权利要求1所述的多孔中空纤维超滤膜的连续溶剂相转化纺丝方法， 包括如下步骤： a)将任选地与聚酰胺组合的聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜中的至少之一以及聚乙烯吡咯烷 酮溶解在至少一种溶剂中以形成聚合物溶液； b)将所述聚合物溶液通过具有两个同心开口的纺丝头的外环狭缝挤出至沉淀浴中； 同时 c)通过所述纺丝头的内孔挤出中心流体； d)洗涤所获得的膜；并随后 e)将所述膜干燥， 其中，所述中心流体包含65-100wt的水和0-35的溶剂；且所述膜的纺丝速度为 1-20m/min。 7.根据权利要求6所述的方法，其中所述中心流体包含70-。

5、90wt的水和10-30wt的 NMP。 8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述沉淀浴包含25-100wt的水和0-75wt 的NMP。 9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述沉淀浴的温度为5-25。 10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其中所述纺丝头的温度为30-45。 11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中所述膜的纺丝速度为5-15m/min。 12.一种扩散装置和/或过滤装置，其包含权利要求1-5中任一项所述的膜或由权利要 求6-11中任一项所述的方法制备的膜。 13.权利要求1-5中任一项所述的膜或由权利要求6-11中任一项所述的方法制备的膜 在制药。

6、或生物技术过程中或食品加工中的用途。 14.根据权利要求13所述的用途，其涉及通过透析从产物溶液中除去盐。 15.根据权利要求13所述的用途，其涉及通过超滤提高溶液中分子量高于所述膜的截 留分子量的产物的浓度。 权 利 要 求 书CN 104271221 A 1/10页 3 具有低截留分子量的超滤膜 技术领域 0001 本发明涉及具有低截留分子量(molecular weigh cut-off)的多孔中空纤维膜、 其制造方法及其在生物技术领域中执行分离任务的用途。 背景技术 0002 生产超滤膜的一个挑战是生产孔隙足够小，以允许有效保留大分子并同时使要过 滤的流体保持可接受的流速的膜。这个目标。

7、随着截留分子量的降低，即膜分离层中的孔径 的降低，变得越来越难以实现，原因是孔径和水压渗透率之间一般具有关联性。已经提出了 克服这种限制的几个方案。实例分别包括向膜表面提供永久电荷以提高排斥性，或将细孔 的分离层与微孔的支撑结构相结合。 0003 US 2006/096912 A1公开了具有改善的过滤性能(特别是膜的通量与其排斥性的 改进的比率)的纤维素水合物超滤膜，以及它们的生产方法。该方法包括使纤维素酯膜回 火和使该回火的膜皂化。 0004 US 2003/178368 A1公开了带电荷的纤维素过滤膜，该膜通过用带电荷的化合物 或能够被化学修饰使带有电荷的化合物对膜表面进行共价修饰而制得。。

8、 0005 US 4824568 A公开了基于PVDF的复合超滤膜，该膜通过在预形成的微孔膜上形 成超滤膜结构而制得。将聚合物涂层浇铸在微孔膜的表面，然后适当地交联以向膜提供电 荷。 0006 WO 96/02317 A1公开了一种纤维素超滤膜，其由微孔耐碱基材(base resistant substrate)和薄纤维素或纤维素酯聚合物超滤层制成。 0007 EP 1842581 B1公开了一种用于制备高度不对称超滤膜的方法。该平板超滤膜通 过浇铸砜聚合物溶液或分散体的薄层，并在骤冷浴中使该薄层凝结而制得。该膜显示出改 善的流速，且膜表面(skin face)的孔径和膜的相对面的孔径之间高度。

9、不对称。 0008 WO 2004/056459 A1公开了一种选择性渗透的不对称中空纤维膜，其包含至少一 种疏水性聚合物和至少一种亲水性聚合物。该膜具有10,000至150,000孔/mm 2 的外表面， 其中孔径为0.5-3m。还公开了具有孔径为5-10nm的选择性层且在全血的存在下截留分 子量为约5kDa的低通量膜。在水溶液中，截留分子量会远大于5kDa。 0009 EP 2 042 230 A1公开了用于血液透析和血液透析过滤的亲水性膜，该膜用非离 子表面活性剂处理。公开了包含聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮的不对称膜， 其平均孔径小于6nm，且对于全血中白蛋白的筛分系数小于0。

10、.01。使用包含40-50wt的 NMP和50-60wt的水的中心流体制备超滤膜。 0010 现在已经发现，可以通过特定选择生产过程中的某些参数获得改进的包含聚砜、 聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮的多孔中空纤维超滤膜。 发明内容 0011 本发明的一个目的是提供一种多孔中空纤维超滤膜，其包含聚砜、聚醚砜或 说 明 书CN 104271221 A 2/10页 4 聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯烷酮，其将低截留分子量与提高的水压渗透率(hydraulic permeability)和高压稳定性相组合。 0012 根据本发明的一个方面，提供了制备多孔中空纤维超滤膜的方法。该方法包括以 1-20m/min。

11、的纺丝速度(spinning speed)由含有聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜以及聚乙烯吡咯 烷酮的溶液通过中空纤维纺丝头(spinning nozzle)的外环狭缝来纺制中空纤维膜，同时 使包含60-100wt的水的中心流体通过中空纤维纺丝头的内孔(inner bore)挤出至沉淀 浴中。 附图说明 0013 图1示出了实施例1中制备的中空纤维膜的横截面倍率2000；白条表示为 20m和内表面倍率60000；白条表示500nm的扫描电子显微照片(SEM)。 0014 图2示出了实施例2中制备的中空纤维膜的横截面倍率2000；白条表示为 20m和内表面倍率60000；白条表示500nm的扫描电子显微照。

12、片(SEM)。 0015 图3示出了实施例4中制备的中空纤维膜在15分钟测试时间后的葡聚糖筛分曲 线。 具体实施方式 0016 根据本发明，提供了包含任选地与聚酰胺组合的聚砜、聚醚砜或聚芳醚砜，以及聚 乙烯吡咯烷酮的多孔中空纤维超滤膜，其对水溶液中的菊粉(平均分子量为5.2kDa)的筛 分系数为小于0.25，且水压渗透率为1至15x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar。 0017 该膜基于任选地与聚酰胺(PA)组合的至少一种选自聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚 砜(PAES)的疏水性聚合物。该膜还包含聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。在一个实施方式中，使用 聚乙烯吡咯烷酮制备所述膜，该聚。

13、乙烯吡咯烷酮由分子量低于100kDa的低分子量组分和 分子量为100kDa或更大的高分子量组分构成。 0018 在一个实施方式中，膜包含基于该膜总重量的80-99wt的聚醚砜和1-20wt的 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。 0019 合适的聚醚砜的实例包括通式为O-Ph-SO 2 -Ph- n -，重均分子量为约60,000至 65,000Da，优选63,000至65,000Da，且M w /M n 为约1.5至1.8的聚合物。 0020 在本发明的一个实施方式中，包含在膜中的PVP由高分子量组分(100kDa)和 低分子量组分(100kDa)构成，且包含基于膜中PVP的总重量为10-50wt的高。

14、分子量组分 和基于膜中PVP的总重量为50-90wt的低分子量组分。 0021 多孔中空纤维超滤膜内部具有选择性层。由于其具有由疏水性微区和亲水性微区 构成的结构，其显示低蛋白质吸附。由于其亲水性，当与水接触时该膜显示自发的润湿。 0022 在一个实施方式中，膜是不对称的。在一个实施方式中，膜具有海绵结构。在另一 实施方式中，中空纤维膜包含具有手指结构的层。在又一实施方式中，中空纤维膜具有四层 结构。 0023 四层结构的内层，即与血液接触的层和中空纤维膜的内表面，是致密薄层形式的 分离层，在一个实施方式中，该层的厚度小于5m，例如1至3m，且具有在纳米尺度范围 的孔尺寸。为了实现高的选择性，。

15、具有有效孔直径(responsible pore diameters)的孔通 说 明 书CN 104271221 A 3/10页 5 道短，即小于0.1m。该孔通道直径的尺寸变化小。 0024 中空纤维膜中的下一层是具有海绵结构形式的第二层，并且在本发明的一个实施 方式中，该层的厚度为约1至25m，并用作所述第一层的支撑。 0025 第三层具有手指结构形式。其一方面提供机械稳定性；另一方面，由于高空 隙体积(void volume)，当用水充满空隙时，分子通过该膜的传送抗性(resistance of transport)低。在本发明的一个实施方式中，第三层具有20至60m的厚度。 0026 。

16、本发明此实施方式中的第四层是外层，其特征在于具有均匀和开放的孔结构，并 具有规定的表面粗糙度。在一个实施方式中，孔开口的数均尺寸为0.5至3m。在一个实 施方式中，该第四层具有约1至10m的厚度。 0027 在一个实施方式中，中空纤维膜具有150至1000m的内径。在一个实施方式中， 内径是200至550m，例如290to 520m。 0028 在一个实施方式中，中空纤维的壁厚度为35至100m。在一个实施方式中，壁厚 度为45至90m，例如50至80m。 0029 本发明的膜对于水溶液中的菊粉(来自菊苣；CAS号：9005-80-5；MW5.2kDa； Sigma-Aldrich I2255。

17、)的筛分系数为小于0.25，例如小于0.20，例如不多于0.16，如0.10 或更小。 0030 本发明的膜于37下的水压渗透率为1至15x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar，例如1.5至 10x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar，或3.5至8x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar。 0031 本发明的膜的破裂压力大于3bar(计示压力)，例如为3.5至8bar(g)，例如4至 7bar(g)。 0032 本发明的膜由于其特定的组成和结构而不需要添加孔稳定剂(pore stabilizers)，如甘油。具有低截留分子量的市售的超滤膜浸渍有甘油。

18、，以防止孔结构塌 陷。因此，在它们可以用于过滤之前，必须用乙醇和/或水彻底冲洗，以润湿膜材料和从孔 体积中洗出甘油。该预处理是繁琐和耗时的。与之相反，本发明的膜可在干燥状态下保存， 并不经预处理而直接使用。此外，由于该膜的生产工艺不涉及用孔稳定添加剂浸渍膜的步 骤，该膜的生产工艺被简化。 0033 本发明的多孔中空纤维超滤膜能够通过连续溶剂相转化纺丝方法制备，该方法包 括以下步骤： 0034 a)将任选地与聚酰胺(PA)组合的聚砜、聚醚砜(PES)或聚芳醚砜(PAES)中的至 少之一以及至少一种聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在至少一种溶剂中以形成聚合物溶液； 0035 b)将所述聚合物溶液通过具。

19、有两个同心开口的纺丝头的外环狭缝挤出至沉淀浴 中；同时 0036 c)通过纺丝头的内孔挤出中心流体； 0037 d)洗涤所获得的膜；并随后 0038 e)将所述膜干燥， 0039 其中，所述中心流体包含65-100wt的水和0-35的溶剂；且所述膜的纺丝速度 为1-20m/min。 0040 在一个实施方式中，用于制备本发明的膜的纺丝溶液包含相对于该溶液的总 重量为10-30wt、例如14-19wt的聚醚和相对于该溶液的总重量为1-15wt、例如 说 明 书CN 104271221 A 4/10页 6 5-11.25wt的PVP，其中所述PVP由相对于该溶液的总重量为0-10wt、例如3-8w。

20、t的低 分子量(100kDa)PVP组分和相对于该溶液的总重量为1-10wt，例如2-3.5wt的高分子 量(100kDa)PVP组分构成。在一个实施方式中，纺丝溶液中所含的总PVP由22-45wt、 例如25-30wt的高分子量(100kDa)组分和55-78wt、例如70-75wt的低分子量 (100kDa)组分构成。低高分子量和低分子量PVP的实例分别是例如PVP K85/K90和PVP K30。 0041 在一个具体实施方式中，在制备本发明的膜的方法中使用的聚合物溶液进一步包 含相对于该溶液的总重量为50-89wt、例如64-76wt的溶剂，和相对于该溶液的总重量 为0-10wt的水。。

21、在一个实施方式中，水在纺丝溶液中存在的量相对于该溶液的总重量为 3-7wt。在一个实施方式中，该方法中使用的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-乙基吡 咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、 丁内酯和这些溶剂的混合物。在一个具体实施方式中，使用NMP作为溶剂。 0042 聚合物溶液根据DIN EN ISO1628-1在22下测定的粘度通常为 300-300000mPas，例如4000-66000mPas，或者甚至5000-30000mPas。 0043 用于制备本发明的膜的中心流体或孔液体(bore liquid)包含65-10。

22、0wt的 水和0-35wt的溶剂。在该方法的一个实施方式中，中心流体包含70-90wt的水和 10-30wt的溶剂。在另一实施方式中，中心流体包含75-90wt的水和10-25wt的溶剂。 在另一实施方式中，中心流体包含100wt的水。在一个具体实施方式中，中心流体包含 70-90wt的水和10-30wt的NMP。 0044 在一些实施方式中，中心流体额外地包含其它添加剂以修饰膜表面，以进一步提 高膜的性能。在本发明的一个实施方式中，中心流体中添加剂的量相对于该中心流体的总 重量为0.02-2wt，例如0.05-0.5wt，或0.05-0.25wt。 0045 合适的添加剂的实例包括透明质酸和。

23、两性离子聚合物，以及分子中具有两性 离子的乙烯基可聚合单体和另一乙烯基可聚合单体的共聚物。两性离子(共)聚合物 的实例包括磷酸甜菜碱(phosphobetains)、磺基甜菜碱(sulfobetains)和羧基甜菜碱 (carboxybetains)。 0046 在制备膜的方法的一个实施方式中，纺丝头的温度是10-60，例如20-55，例 如，30-45。纺丝头开口和沉淀浴之间的距离为0-125cm。沉淀浴的温度为2-95，例 如5-25。在一个实施方式中，纺丝速度为1-20m/min，例如，5-15m/min，或甚至5-12.5m/ min。 0047 在该方法的一个实施方式中，经由纺丝头的。

24、外狭缝开口(喷丝头，spinneret)出 来的聚合物溶液被引导通过具有受控气氛的纺丝甬道。 0048 在一个实施方式中，使沉淀的纤维暴露于潮湿的蒸汽/空气混合物中，该混合物 包含相对于水含量为0-10wt、例如0-5wt、或0至3wt的溶剂。潮湿的蒸汽/空气混 合物的温度为至少15，例如至少25，且至多75，例如不高于62。此外，在潮湿的蒸 汽/空气混合物中的相对湿度为60-100。 0049 在该方法的一个实施方式中，沉淀浴包含20-100wt的水，和0-80wt的溶剂， 例如NMP。在另一实施方式中，沉淀浴包含25-100wt的水和0-75wt的NMP。 0050 然后，将膜洗涤以除去残。

25、余的溶剂和低分子量组分。在制备膜的连续方法的一个 说 明 书CN 104271221 A 5/10页 7 具体实施方式中，将膜引导通过几个水浴。在该方法的一些实施方式中，单独的水浴具有不 同的温度。例如，各水浴可具有高于在前的水浴的温度。 0051 然后，将膜干燥，随后将其消毒。在一个实施方式中，中空纤维膜随后在至少121 的温度下蒸汽消毒至少21分钟。 0052 本发明的膜能够有利地用于过滤装置中。这样的装置一般由包括管状部的壳体构 成，该管状部具有覆盖管状部的开口的端帽。中空纤维膜的束通常以如下方式布置在壳体 中：在由纤维腔体形成的第一流动空间(flow space)和围绕在膜外部的第二流。

26、动空间之 间提供密封。 0053 本发明的膜能够有利地用于制药或生物技术工艺或食品加工中，例如，通过透析 从产物溶液(产物流)中除去盐和/或低分子量副产物，或通过超滤提高溶液中分子量高 于膜的截留分子量的产物的浓度。实例包括发酵液的下游加工，浓缩和纯化血浆中的肽， 浓缩奶、全蛋或蛋白中的蛋白质并同时除去盐和糖，浓缩胶凝剂和增稠剂(如琼脂、角叉菜 胶、果胶、或明胶)。 0054 应当理解的是，上面提到的和下文将要描述的特征不仅可用于指明的组合，还可 用于其它的组合或独立地使用，而不背离本发明的范围。 0055 本发明将在下面的实施例中更详细地描述。这些实施例并非旨在限制本发明的范 围，而是仅用于。

27、例示本发明的具体实施方式。 0056 分析方法 0057 i)膜束的制备 0058 A把束(hand bundle)的制备： 0059 为了制备用于性能测试的纤维束，首先将纤维束切成23cm的规定长度。然后，通 过熔融将纤维的末端封闭。通过光学控制确保所有纤维均很好地熔融。然后，将纤维束的 末端转移到封装帽(potting cap)内。将封装帽机械固定，并将封装管置于封装帽上方，并 用聚氨酯封装纤维。在聚氨酯硬化之后，将封装的膜束切成规定的长度，并且在其用于不同 的性能测试前将其在干燥状态下存放。 0060 B小模件(mini-modules)的制备 0061 小模件壳体中的纤维束通过类似的方。

28、式制得。小模件确保纤维获得保护， 且用于纤维上的残余水的蒸汽消毒。小模件的制备有以下几点不同： 0062 根据式(1)计算360cm 2 的有效表面积A所需的纤维数： 0063 Ad i lncm 2 (1) 0064 其中 0065 d i 纤维的内径cm 0066 n纤维量 0067 l有效纤维长度cm 0068 将纤维束切成20cm的规定长度 0069 在将纤维末端熔融且进行后续步骤之前将纤维束转移到壳体内。 0070 C过滤器的制备： 0071 过滤器(透析器)包含约8,000-10,000条纤维，有效表面积为1.4m 2 。过滤器 的特征在于圆柱形壳体，该壳体具有两个用于透析流体的连。

29、接器以及提供在两个末端上的 说 明 书CN 104271221 A 6/10页 8 帽，每一个都具有一个中心血液连接器(centered blood connector)。制造工艺(卷绕后) 可分成以下主要步骤： 0072 用特定的束钳(bundle claw)将切割的束(长约30cm)转移到壳体内； 0073 通过封闭工序将束的两末端封闭； 0074 用聚氨酯(PUR)将纤维封装在壳体内； 0075 切割末端以使纤维开放； 0076 利用超声焊接将帽焊接至血液连接管； 0077 最后处理包括：冲洗，完整性测试，最后干燥 0078 将过滤器装在消毒袋中并蒸汽消毒。 0079 ii)把束和小模件。

30、的水压渗透率(Lp) 0080 通过在压力下将规定体积的水压过膜束(其在一侧被密封)并测量所需时间来测 定膜束的水压渗透率。可根据式(2)由测定的时间t、有效膜表面积A、施加的压力p和压 过膜的水的体积V来计算水压渗透率： 0081 LpV/pAt (2) 0082 由纤维的数目、纤维长度和纤维的内径来计算有效膜表面积A。膜束必须在进行 Lp测试之前润湿30分钟。为此目的，将膜束置于含有500 ml超纯水的箱子中。30分钟 后，将膜束转移到测试系统中。测试系统由维持在37的水浴和可安装膜束的装置构成。 水浴的灌装高度必须确保膜束位于指定装置中的水表面以下。为了防止膜渗漏导致错误结 果，必须预先。

31、进行膜束和测试系统的完整性测试。完整性测试是通过将空气压过膜束(其 在束的一侧被封闭)来进行的。气泡表明或测试装置的渗漏。必须检查渗漏是否由于测试 装置中膜束错误的安装所造成的或者是否存在真正的膜渗漏。如果检测到膜渗漏，则膜束 必须被弃掉。完整性测试中施加的压力必须至少为与水压渗透率测定中所施加的压力的相 同值，以确保水压渗透率测量过程中(期间施加的压力太高)不出现渗漏。 0083 iii)把束、小模件和过滤器对菊粉的选择性/筛分系数(SC) 0084 通过测量筛分系数来测定膜的选择性。选择菊粉作为标记物，理由是菊粉具有 5.2kDa的MW并且因此适于确定膜的截留分子量是否为1-3kDa。该测。

32、定是在再循环模式 下且以受控的超滤速率进行的。将100mg菊粉(来自菊苣；Sigma-Aldrich I2255)溶解 在1000ml超纯水中。将溶液在60下搅拌1小时，然后冷却至室温。每次试验使用50ml 溶液。在室温下进行试验，且在整个试验过程中搅拌测试溶液。根据式(3)，作为剪切速率 ()，纤维数目(n)和内径(di)的函数来计算Q进料。将剪切速率保持在4601/s。根据式 (4)由固有流速(intrinsic flow rate)(J v ，以cm/s表示)计算QUF。使用0.710 -4 的固 有流速。 0085 Q进料ml/min*n*di 3 *60/32 (3) 0086 QU。

33、Fml/minJ V *A*60 (4) 0087 使系统充满测试溶液并小心地除去空气。对进料取样。控制超滤速率，并保持与 滞留物一侧上的夹具(clamp)一致。当已达到所期望的超滤速率时，开始测量。在0和15 分钟后取进料、滤液和滞留物的样品。监控流速和压力。 0088 进料(in)、滞留物(r)和滤液(f)中的菊粉浓度在与间苯二酚形成复合物后通过 UV/VIS光谱法测定，且根据式(5)计算筛分系数(SC)： 说 明 书CN 104271221 A 7/10页 9 0089 SC2*c(f)/c(in)+c(r)*100 (5) 0090 如果滤液中菊粉的浓度是零，则筛分系数等于0。如果滤液。

34、中菊粉的浓度等于进 料和滞留物中菊粉的浓度，则筛分系数为100。 0091 iv)葡聚糖筛分曲线 0092 葡聚糖筛分曲线使用由具有不同分子量(介于1至9.5kDa之间)的葡聚糖构成 的溶液来确定。使用下面的葡聚糖： 0093 葡聚糖1，分子量：1,000Da 0094 葡聚糖2，分子量：5,000Da 0095 葡聚糖3，分子量：6,000Da 0096 葡聚糖4，分子量：9,500Da 0097 操作类似于上文所述的对菊粉的筛分系数的测定，不同之处在于：将各100mg葡 聚糖溶解在100ml超纯水中。在每次测试中使用25ml含有四种葡聚糖的溶液。剪切速率 保持在4601/s。采用的固有流速。

35、为1.510 -4 。测试时间被延长至60分钟，且在15和60 分钟后取样品。进料(in)、滞留物(r)中和滤液(f)中各葡聚糖的浓度通过GPC来确定，且 根据式(5)计算各葡聚糖的筛分系数。 0098 v)压力稳定性 0099 膜的压力稳定性通过对小模件进行的破裂强度(bursting strength)试验来确 定。用RO水润湿纤维。将小模件的出口密封，且向小模件的入口施加压力。从2bar(g)的 空气压力开始，每60秒增加1bar，直到压力最大为7bar(g)。监测压力曲线以确定小模件 中膜的破裂压力，该破裂压力可由突然的压力降低来识别。 0100 实施例 0101 除非另外说明，术语“。

36、粘度”对于本发明的聚合物溶液意指动态粘度。聚合 物溶液的动态粘度的单位以厘泊(cP)或mPas给出。采用市售的流变仪(MCR 101， Anton Paar GmbH)来测量聚合物溶液的粘度。将聚合物溶液放置在两个温度受控的板 (temperature-controlled plates)之间。在22下进行测量。所有其它测量条件均根据 制造商的说明。 0102 实施例1 0103 通过将聚醚砜( 6020，BASF SE)、聚乙烯吡咯烷酮(K30和K85，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备来聚合物溶液。聚合物纺丝溶液中不同 组分的重量分数为：PES：PVP K85：。

37、PVP K30：H 2 O：NMP14：2：5：3：76。聚合物溶液的粘度 为6,000mPas。 0104 向溶剂中加入聚合物材料的顺序、温度和搅拌时间很重要。不具有任何混浊度和 气泡的澄清溶液是随后获得膜的均匀的形态和性能所需要的。聚合物溶液中的颗粒或气泡 扰乱凝结过程，且能够导致膜结构中出现缺陷。 0105 为了制备溶液，首先将NMP和水装入配置有指桨式搅拌器的30 L容器中。向NMP 加入PVP，并在60下搅拌直至获得均匀的澄清溶液。最后，加入聚醚砜。在60下搅拌 混合物，直到获得澄清的高度粘稠的溶液。将该温热溶液冷却至20，且在50mmHg下脱气 1-2小时。将该高度粘稠的聚合物溶液。

38、转移到不锈钢容器中。 0106 通过将蒸馏水和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合来制备中心流体。中心流体中的两 说 明 书CN 104271221 A 8/10页 10 种组分的重量分数为H 2 O：NMP70wt：30wt。 0107 中心流体的制备如下进行： 0108 将蒸馏水装入不锈钢容器中；加入NMP，且将混合物搅拌约1分钟； 0109 将澄清混合物过滤到第二个不锈钢容器中，并且在50mmHg下脱气。 0110 通过将聚合物溶液加热至35，并且将该溶液和中心流体通过纺丝模头而形 成膜。内孔的直径为180m，且外孔的直径为500m。模头的温度为35，纺丝甬道 (spinning shaft)。

39、的温度为32。在12.5m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开 模头的液态毛细管传送进入温度为24的水浴中。模头与沉淀浴之间的距离为100cm。将 所形成的中空纤维膜引导通过温度为65的5个不同水浴，随后卷绕到卷线筒(winding reel)上。 0111 将纤维切成束，并且在70下用水洗涤以除去痕量的NMP和水溶性聚合物残余 物。通过离心力从该束中除去水，且在50下用热空气干燥该束几个小时。 0112 中空纤维膜的内径为290m，壁厚度为59m并具有完全不对称的膜结构。膜的 活性分离层位于内侧。活性分离层被定义为具有最小孔径的层。 0113 图1示出了中空纤维膜的横截面倍率2000；。

40、白条表示为20m和内表面倍 率60,000；白条表示500nm的扫描电子显微照片(SEM)。壁具有不对称结构，且内表面显 示非常均匀的孔径分布。 0114 对菊粉的筛分系数被测定为16(t0和t15min的平均值)且水压渗透率 为4.8x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。 0115 实施例2 0116 利用包含90wt水和10wtNMP的中心流体重复实施例1。 0117 中空纤维膜的内径为293m，壁厚度为60m。干的中空纤维膜具有完全不对称 的膜结构。膜的活性分离层位于内侧。 0118 图2示出了中空纤维膜的横截面倍率2000；白条表示为20m和内表面倍 率60,。

41、000；白条表示500nm的扫描电子显微照片(SEM)。 0119 对菊粉的筛分系数被测定为9(t0和t15min的平均值)且水压渗透率为 2.9x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。中心流体中水的浓度的增加(与实施例1相比)导致 内表面更稠密以及水压渗透率和菊粉筛分系数降低。 0120 测量了膜的压力稳定性，且发现其为6bar(n2)。 0121 实施例3 0122 通过将聚醚砜( 6020，BASF SE)、聚乙烯吡咯烷酮(K30和K85，BASF SE)和蒸馏水溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。聚合物纺丝溶液中不同 组分的重量分数为：PES：P。

42、VP K85：PVP K30：H 2 O：NMP14：2.5：6：6：68.5。聚合物溶液的 粘度为25,780mPas。 0123 通过将聚合物溶液加热至35，并且将该溶液和中心流体通过纺丝模头而形成 膜。使用含有90wt水和10wtNMP的中心流体。内孔的直径为180m，且外孔的直径为 700m。模头的温度为35，纺丝甬道的温度为32。在12.5m/min的纺丝速度下形成中 空纤维膜。将离开模头的液态毛细管传送进入温度为25的水浴中。模头与沉淀浴之间的 说 明 书CN 104271221 A 10 9/10页 11 距离为100cm。将所形成的中空纤维膜引导通过温度为65的5个不同水浴，随。

43、后卷绕到 卷线筒上。 0124 将纤维切成束，并且在70下用水洗涤以除去痕量的NMP和水溶性聚合物残余 物。通过离心力从该束中除去水，且在50下用热空气干燥该束几个小时。 0125 中空纤维膜的内径为494m，壁厚度为72m且具有海绵状不对称膜结构。膜的 活性分离层位于内侧。 0126 对菊粉的筛分系数被测定为10(t0和t15min的平均值)且水压渗透率 为1.8x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。 0127 实施例4 0128 降低纺丝速度至5.5m/min，重复实施例3。 0129 所获得的中空纤维膜的内径为501m，壁厚度为71m。干的中空纤维膜具有完 全不。

44、对称的海绵状结构。膜的活性分离层位于内侧。 0130 对菊粉的筛分系数被测定为10(t0和t15min的平均值)，且水压渗透率 为2.6x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。与实施例3相比，纺丝速度的降低，导致水压渗透率 增加，而对菊粉的筛分系数则相同。膜的葡聚糖筛分曲线在图3中示出。 0131 实施例5 0132 根据实施例1的组合物制备聚合物溶液。聚合物溶液的粘度为6,150mPas。 0133 通过将水和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合来制备中心流体。中心流体中的两种组 分的重量分数为H 2 O：NMP70wt：30wt。 0134 通过将聚合物溶液加热至35，并。

45、且将该溶液和中心流体通过纺丝模头而形成 膜。内孔的直径为120m，且外孔的直径为360m。模头的温度为35，纺丝甬道的温度 为30。在12.5m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开模头的液态毛细管传送进入 温度为16的水浴中。模头与沉淀浴之间的距离为100cm。将所形成的中空纤维膜引导通 过温度为65的5个不同水浴，随后卷绕到卷线筒上。 0135 将纤维切成束，并且在70下用水洗涤以除去痕量的NMP和水溶性聚合物残余 物。通过离心力从该束中除去水，且在50下用热空气干燥该束几个小时。 0136 中空纤维膜的内径为217m，壁厚度为49m，并具有完全不对称的膜结构。膜的 活性分离层位于内侧。

46、。活性分离层被定义为具有最小孔径的层。 0137 对菊粉的筛分系数被测定为23(t0和t15min的平均值)且水压渗透率 为7.4x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。 0138 比较例1 0139 通过将聚醚砜( 6020，BASF SE)、聚乙烯吡咯烷酮(K30和K85， BASF SE)、聚酰胺( T，Evonik Industries AG)和蒸馏水溶解在N-甲基吡 咯烷酮(NMP)中来制备聚合物溶液。聚合物纺丝溶液中不同组分的重量分数为：PES：PVP K85：PVP K30：Trogamid T：H 2 O：NMP13.55：2：5：0.05：3：76.4。

47、。聚合物溶液的粘度为 5,200mPas。 0140 通过将溶液和含有56wt水和44wtNMP的中心流体通过纺丝模头而形成膜。 内孔的直径为180m，且外孔的直径为500m。模头的温度为53，纺丝甬道的温度为 说 明 书CN 104271221 A 11 10/10页 12 50。在45m/min的纺丝速度下形成中空纤维膜。将离开模头的液态毛细管传送进入温度 为25的水浴中。模头与沉淀浴之间的距离为100cm。将所形成的中空纤维膜引导通过温 度为65的5个不同水浴，在在线干燥器中干燥，随后卷绕到卷线筒上。 0141 中空纤维膜的内径为215m，壁厚度为50m，并具有完全不对称的膜结构。膜的 。

48、活性分离层位于内侧。 0142 对菊粉的筛分系数被测定为54(t0和t15min的平均值)且水压渗透率 为5.1x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。 0143 比较例2 0144 用修改后的中心流体组合物重复实施例5。中心流体中两组分的重量分数为H 2 O： NMP60wt：40wt。 0145 所获得的中空纤维膜的内径为214m，壁厚度为49m，并具有完全不对称的膜 结构。膜的活性分离层位于内侧。活性分离层被定义为具有最小孔径的层。 0146 对菊粉的筛分系数被测定为65(t0和t15min的平均值)且水压渗透率 为20,5x10 -4 cm 3 /cm 2 x s x bar(n2)。 说 明 书CN 104271221 A 1。