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新膜利用压力帮助解决生物工艺废物问题卓定涛

发布时间：2022-12-02 21:38:13 来源：艺能娱乐网

新膜利用压力帮助解决生物工艺废物问题

一种新的膜过滤方法可以解决过多的生物加工废物的问题，许多人认为这是在美国生产药物的主要障碍。这种有机溶剂纳滤方法使用压力而不是热量进行工艺蒸馏。因此，它极大地减少了排放和能耗，允许进行稳健的过程设计，提高了成本效益，并且占地面积小

由南洋理工大学，天津大学和韩国科学技术高等学校的研究人员开发的用于有机溶剂纳米过滤的小片状氧化石墨烯膜将SFGO片的层压层结合在一起。这使研究人员可以通过控制其横向尺寸来调节膜的传输通道。与大片状氧化石墨烯膜相比，这种控制方法使溶剂分子的运输途径更短，更直接。

处理有机溶剂废物是整个制药行业最普遍的挑战之一。膜的开发人员在《美国科学促进会》的文章中写道：“有机溶剂目前构成典型制药过程中产生的废物的80％，约占活性药物成分生产中材料要求的56％。” AAAS）杂志，《科学进展》。

在全球范围内，药品生产估计会产生数百万吨的生物废物。

All in Consulting董事总经理Stanley Chao引用医疗保健管理咨询公司Arthur D的副总裁Enrico Polastro的话说：“根据经验，每磅活性药物成分产量大约会产生25磅废物。” 供应链管理中的文章很少。

该膜的开发人员写道：“大量的废溶剂需要对其进行分离和回收，这可能占到资本和运营成本总和的40％至80％。”

氧化石墨烯膜已经使用了一段时间。因为它们是亲水性的，所以比从水纯化中更适合从溶液中分离有机溶剂。作为溶剂分离膜，它们被认为是高度稳定的。新开发的SFGO膜克服了渗透性和稳定性方面的挑战，与GO膜相比具有显着改进。

SFGO膜由通过三价镧离子交联的氧化石墨烯纳米片制成，从而形成具有低摩擦表面网络的层压膜。该论文称，它们使水分子能够以“超快”的速度通过膜的通道传输。分子筛非常精确，而且由于通道是可调的，因此对于多种非常不同的应用而言，用途广泛。

研究人员针对三价镧离子交联的大片图形氧化膜测试了SFGO膜。发现SFGO膜的渗透率高于LFGO膜。SFGO和LFGO膜的渗透率与溶剂的粘度成反比，并且溶剂的分子尺寸也具有“相当大的影响”。

两种类型的膜之间的渗透程度是显着的。例如，在制药行业中经常使用的甲醇渗透率，使用SFGO膜的纯甲醇比使用LFGO膜的纯甲醇高2.7倍，而与水基溶液分离时则高出一个数量级。关于粘度，研究人员写道：“尽管粘度相似，但乙腈的分子尺寸较小，因此它的通透性比丙酮高。” 膜的完整性类似于连续的纳米膜。

当测试了SFGO膜从甲醇中分离染料的能力时，该膜拒绝了超过95％的较大分子量的膜。例如，苯胺蓝的拒绝率接近100％。相反，只有43％的带负电的甲基橙染料和9％的带正电的结晶紫被拒绝。两者之间的差异是由于他们在收费上的差异。研究人员写道：“因此，在 586 g mol -1 MW以下，SFGO-La 3+膜似乎通过Donnan排除作用排除了带负电荷的染料。”

SFGO膜以每小时100升和1巴的压力稳定运行24小时。尽管此后性能有所下降，但该膜仍能以每小时超过86升的速度维持长达72个小时。如此长的持续时间之所以成为可能，是因为选择层的厚度约为70nm，比其他研究人员开发的10-20nm LFGO或8nm超薄膜厚几倍。

研究人员得出结论，SFGO膜具有“非稳态流体力学所必需的坚固性和长期性能”。因此，SFGO膜具有帮助催化生物制药行业绿色化的潜力。