膜法水處理實(shí)驗(yàn)(三)――超濾膜截留分子量測定

1、膜法水處理實(shí)驗(yàn)（三）超濾膜截留分子量測定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 掌握超濾膜截留分子量測定的基本方法和途徑。（2） 了解不同標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)膜截留性能表征的差異。（3） 掌握蛋白質(zhì)的測定方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理截留分子量是指在一定條件下，某些分子量的物質(zhì)被膜截留，被截住物質(zhì)的最小分子量即為膜的截留分子量，用以表征膜的分離能力。由于直接測定超濾膜的孔徑相當(dāng)困難，所以使用已知分子量的球狀物質(zhì)進(jìn)行測定。如果膜對(duì)被截留物質(zhì)的截留率大于90%時(shí)，就用被截留物質(zhì)的分子量表示膜的截留性能，稱為膜的截留分子量。實(shí)際上，所使用的物質(zhì)并非絕對(duì)的球形，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，所測定的截留率也有一定的誤差。加之，膜的制備方法決定了膜孔

2、本身的尺寸大小并不是一致，而是圍繞某一中心值呈現(xiàn)一定的分布。因此，截留分子量并不能完全代表膜的分離能力。本實(shí)驗(yàn)使用紫外分光光度法測試平板超濾膜對(duì)兩種不同分子量大小的蛋白質(zhì)溶液的截留效果。根據(jù)透過液中蛋白質(zhì)含量，計(jì)算超濾膜截留率，估算平板超濾膜孔徑大小，確認(rèn)平板膜的性能。實(shí)驗(yàn)原理如下：配制不同分子量的蛋白質(zhì)溶液，分別用紫外分光光度法測試通過平板膜前后蛋白質(zhì)溶液濃度的變化，計(jì)算出平板超濾膜對(duì)不同分子量蛋白質(zhì)的截留率，估算膜的截留分子量。三、 實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖1、 自制平板膜過濾裝置一套，含隔膜泵、壓力表、流量計(jì)、膜組件支架等單元，如圖1所示。2、超濾平板膜，截留分子量約為50 kDa

3、。使用前膜片浸泡在去離子水中。3、紫外分光光度計(jì)；4、千分之一電子天平；5、PH計(jì)；6、容量瓶、吸管、燒杯等；7、去離子水；8、卵清蛋白（分子量45000）：卵蛋白片；9、牛血清白蛋白（分子量67000）：生化試劑。10、氯化鈉（NaCl）：分析純；11、氯化鉀（KCl）：分析純；12、磷酸二氫鉀（KH2PO4）：分析純；13、磷酸氫二鉀(K2HPO4）：分析純；14、HCl：分析純；四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、蛋白溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 a、0.01M磷酸鹽緩沖溶液（PBS）的配制方法 稱7.9g NaCl，0.2g KCl，0.24g KH2PO4(or 1.44g Na2HPO4)和1.8g K2HP

4、O4，溶于800 ml 蒸餾水中，用HCl調(diào)節(jié)溶液的pH值至7.4，最后加蒸餾水定容至1L。保存于4冰箱中即可。(PBS的作用就是不影響蛋白質(zhì)變質(zhì)) 需要注意的是，通常所說的濃度0.01 M 指的是緩沖溶液中所有的磷酸根濃度，而非Na 離子或K 離子的濃度，Na 離子和K 離子只是用來調(diào)節(jié)滲透壓的。 b、高濃度牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精確稱取牛血清白蛋白1.000 g溶于上面配置的1L磷酸鹽緩沖溶液的容量瓶中，分別吸取混合好的牛血清白蛋白溶液0、10、20、30、40、50 mL于50 mL比色管中加去離子水稀釋至刻度，配制成濃度為0、200、400、600、800、1000 mg/L的牛血

5、清蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液。 蛋白質(zhì)對(duì)278 nm的紫外線由最大吸收，蛋白質(zhì)溶液278 nm吸收值與其濃度成正比。將標(biāo)準(zhǔn)溶液于波長278 nm下，用1 cm比色皿，在紫外分光光度計(jì)上測定吸光度，去離子水為空白。以蛋白質(zhì)濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。 c、低濃度牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精確稱取牛血清白蛋白0.100 g溶于上面配置的1L磷酸鹽緩沖溶液的容量瓶中，分別吸取混合好的牛血清白蛋白溶液0、10、20、30、40、50 mL于50 mL比色管中加去離子水稀釋至刻度，配制成濃度為0、20、40、60、80、100 mg/L的牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液。 蛋白質(zhì)對(duì)278 nm的紫外線由最大吸收

6、，蛋白質(zhì)溶液278 nm吸收值與其濃度成正比。將標(biāo)準(zhǔn)溶液于波長278 nm下，用1 cm比色皿，在紫外分光光度計(jì)上測定吸光度，去離子水為空白。以蛋白質(zhì)濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。 d、低、高濃度卵清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制（同b、c） 表2 高蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線測試原始數(shù)據(jù)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mg/L）吸光度空白吸光度校正吸光度10220034004600580061000表3 低蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線測試原始數(shù)據(jù)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mg/L）吸光度空白吸光度校正吸光度1022034046058061002、 牛血清蛋白溶液截留分子量的測定 a、用去離子水清洗平板膜組件，并將其安裝至實(shí)驗(yàn)裝置上（

7、圖1）。 b、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，鏈接管路，將閥門調(diào)至全開狀態(tài)。 c、稱取0.5g牛血清蛋白加入配置好的1L磷酸鹽緩沖溶液（現(xiàn)用現(xiàn)配），配制成濃度為500 mg/L的牛血清蛋白溶液。配制的蛋白質(zhì)溶液作為平板膜性能評(píng)價(jià)使用。 d、配置好的樣品溶液倒入水槽，打開隔膜泵，膜組件在內(nèi)壓正壓式條件下運(yùn)行。在0.1 MPa常溫條件下，通過平板膜運(yùn)轉(zhuǎn)，接取30ml左右的產(chǎn)水。測定原液與過濾液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的濃度。由式（1）計(jì)算截留率。 （1） 其中，Ru表示截留率，%；c1表示原液中蛋白質(zhì)濃度，mg/L；c2表示透過液中蛋白質(zhì)濃度，mg/L。3、 卵清蛋白溶液截留分子量的測定 a、b步驟相同 c、

8、稱取0.5g卵清蛋白加入配置好的1L磷酸鹽緩沖溶液（現(xiàn)用現(xiàn)配），配制成濃度為500 mg/L的卵清蛋白溶液。配制的蛋白質(zhì)溶液作為平板膜性能評(píng)價(jià)使用。 d、配置好的樣品溶液倒入水槽，打開隔膜泵，膜組件在內(nèi)壓正壓式條件下運(yùn)行。在0.1 MPa、常溫條件下，通過平板膜運(yùn)轉(zhuǎn)，接取30ml左右的產(chǎn)水。測定卵清蛋白原液與過濾液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的濃度，并計(jì)算截留率。表2 截留分子量測試原始數(shù)據(jù)截留物質(zhì)組別原液吸光度（A）透過液吸光度（A）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）牛血清蛋白123平均卵清蛋白123平均五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理1、 繪制測定牛血清蛋白和卵清蛋白的標(biāo)準(zhǔn)曲線。2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷實(shí)驗(yàn)用平板膜組件的截留