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低压紫外引发制备阳离子模板絮凝剂TPDMC及混凝除浊除菌性能

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环境科学学报 2023年第12期43卷 26-34页

作者：邹玉虹蒋君怡王白雪谭小波刘霜李宏郑怀礼重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 重庆轻工职业学院重庆401329

以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,以聚丙烯酸钠(PAAS)为模板剂,通过低压紫外光引发共聚制备了模板絮凝剂TPDMC;进一步对比研究了TPDMC和非模板絮凝剂PDMC混凝处理高岭土、大肠杆菌等悬浊液的效果.结果表明,引... 详细信息

以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,以聚丙烯酸钠(PAAS)为模板剂,通过低压紫外光引发共聚制备了模板絮凝剂TPDMC;进一步对比研究了TPDMC和非模板絮凝剂PDMC混凝处理高岭土、大肠杆菌等悬浊液的效果.结果表明,引入模板剂不仅将产物产率从33.50%提高至72.25%,同时显著提升了絮凝剂混凝除浊、除菌性能.对于高岭土悬浊液,当TPDMC投量为0.5 mg·L^(-1)时,除浊率达到95.89%;PDMC则在0.7 mg·L^(-1)时除浊率最高,为93.65%.对于大肠杆菌悬浊液,当TPDMC和PDMC投量分别为10 mg·L^(-1)和12 mg·L^(-1)时表现出最佳去除效果,絮凝后上清液相对OD600值从0.8700分别降至0.1020和0.1136,且在广谱pH范围内均表现出良好的处理效果.TPDMC净化机理为先絮凝后杀菌,其中,杀菌主要是通过TPDMC的阳离子基团吸附电负性大肠杆菌,破坏菌体细胞从而使其灭活.TPDMC作为一种高效、环保絮凝剂,在工业废水处理和微生物灭活方面具有良好的应用前景.

关键词：阳离子模板絮凝剂丙烯酰胺除浊除菌

基于传统分离培养和高通量测序不同孔径陶瓷膜过滤前后泡菜汁中微生物变化的研究

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中国调味品 2022年第5期47卷 60-68页

作者：王玉梅李洋罗佳沂李凯毛瑞丰广西大学轻工与食品工程学院南宁530004

该实验以萝卜泡菜的汁液为原料,经过不同孔径(0.008,0.05,0.2,0.5μm)的陶瓷膜处理,利用传统生物学以及高通量测序技术分析陶瓷膜过滤前后泡菜汁中微生物的变化,分析不同孔径陶瓷膜对泡菜汁微生物截留的种类的差异性及菌相的变化,最终... 详细信息

该实验以萝卜泡菜的汁液为原料,经过不同孔径(0.008,0.05,0.2,0.5μm)的陶瓷膜处理,利用传统生物学以及高通量测序技术分析陶瓷膜过滤前后泡菜汁中微生物的变化,分析不同孔径陶瓷膜对泡菜汁微生物截留的种类的差异性及菌相的变化,最终选择最适的陶瓷膜孔径。结果显示:经陶瓷膜处理后泡菜汁中细菌和真菌的多样性降低,膜孔径越小,微生物被截留的效果越好,经过0.008μm陶瓷膜处理后的泡菜汁,采用高通量测序技术未检测到微生物。经过0.05μm陶瓷膜处理后,泡菜汁中的细菌大部分被截留,从门水平上包括Actinobacteriota,Myxococcota,Gemmatimonadota,Chloroflexi,Bacteroidota和Acidobacteriota,从属水平上包括Limosilactobacillus,Brevundimonas;真菌被截留从门水平上包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和毛霉门(Mucoromycota),从属水平上包括毕赤酵母属(Pichia)、锁掷孢酵属(Sporidiobolus pararoseus)、掷孢酵母属(Sporobolomyces carnicolor)、曲霉属(Aspergillus)、Saccharomyces和Issatchenki。该研究结果为泡菜汁的膜处理除菌的应用提供了理论依据,同时也为泡菜汁的多元化发展提供了优质原料。

关键词：泡菜汁陶瓷膜除菌高通量测序传统培养分离方法

水环境大肠杆菌O157:H7的高灵敏快速检测以及高效移除方法开发

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水环境大肠杆菌O157:H7的高灵敏快速检测以及高效移除方法开发

作者：朱丽珊广州大学

学位级别：硕士

饮用水安全是受全世界关注的重要公共卫生问题,水环境中致病菌导致的疾病对人类健康构成了巨大威胁。E.coli O157:H7作为一种重要的水源性和食源性病原体,感染后可引起出血性腹泻、出血性结肠炎、腹膜炎和溶血性尿毒症综合征等疾病,严... 详细信息

饮用水安全是受全世界关注的重要公共卫生问题,水环境中致病菌导致的疾病对人类健康构成了巨大威胁。E.coli O157:H7作为一种重要的水源性和食源性病原体,感染后可引起出血性腹泻、出血性结肠炎、腹膜炎和溶血性尿毒症综合征等疾病,严重的情况下甚至可导致死亡。由此可见,对致病菌E.coli O157:H7的灵敏检测和高效去除对于预防疾病的发生以及保障人体健康具有重要意义。因此,本文对现有的致病菌E.coli O157:H7的检测和去除方法进行了改进研究。针对大肠杆菌检测方法,本文基于重组酶介导等温核酸扩增(Recombinase Aided Amplification,RAA)和CRISPR/Cas12a技术,建立了一种快速、超灵敏且可视化检测E.coli O157:H7的方法。目前大肠杆菌检测的标准方法是培养检测法,这种方法虽然稳定可靠但是存在检测周期长(5-7天),操作步骤繁琐以及工作量大的问题。因此,开发一种能够快速、高灵敏、高特异性以及原位检测大肠杆菌的方法对于保障饮用水及食品安全至关重要。本文提出的方法利用RAA的核酸扩增和CRISPR/Cas12a系统的特异性识别和反式切割能力,实现靶标扩增和信号传导。通过两端修饰FAM荧光基团和BHQ1淬灭基团的ss DNA报告子(ss DNA-FQ Reporter)产生的荧光进行信号读取,或者通过两端修饰FAM和Biotin的ss DNA报告子(ss DNA-FB Reporter)进行横向流动试验(LFA)实现检测信号肉眼可见。实验结果表明本文提出的方法可检测出低至～1CFU/m L(荧光法)和1×10 CFU/m L(横向流动分析法)的E.coli O157:H7,极大地提高了检测的灵敏度。得益于CRISPR/Cas12a系统的特异性,本文提出的方法也展现出了良好的选择性,能够显著区分目标菌株和非目标菌株。另外,通过模拟实际样品(饮用水和牛奶)的检测,证明了该方法在实际样品中仍具有良好的适用性。在优化条件下,本文建立的RAA-CRISPR/Cas12a检测方法将整个过程(包括提取、扩增和检测)的总时间缩短至55分钟内,检测信号可通过手持紫外灯或者试纸条实现肉眼可见。这种方法具有许多优点,如快速、高灵敏度以及无需使用复杂的设备等,在微量病原体的原位检测中具有广阔的应用前景。针对大肠杆菌的去除问题,本文提出了利用天然蛋白稳定的皮克林乳剂作为模板制备多孔DNA/水凝胶的方法,为过滤除菌法中需要使用的滤材提供了可靠的候选材料。目前大肠杆菌去除方法主要包括灭菌和除菌两种方式。传统灭菌法在没有相关设备及条件的地区或环境中需要获取可饮用的水资源,或者需在温和的条件下移除细菌时,这些方法存在不适用性。除菌法主要通过过滤移除细菌,其不需要特定的设备或者繁琐的操作,适用于原地操作以获取洁净水源。这种方法的效率取决于其所使用的过滤材料。尽管科研工作者们已经开发了很多过滤材料用于细菌的移除,但是目前仍然存在一些缺点,例如过滤时间长,去除效率低,成本高、具有潜在毒性等,这些都限制了过滤除菌法在饮用水处理等方面的进一步使用。DNA水凝胶是一种高度亲水性的三维聚合物网络凝胶材料,具有多孔、安全、绿色、可编程性等优点,因此在生物医学领域和环境工程领域得到越来越多的认可。然而,它们的生物相容性可能受到用于支持结构形成组分的影响。本文首次描述了利用天然蛋白稳定的皮克林乳剂作为模板实现了多孔DNA水凝胶的制备。实验结果表明,蛋白质的等电点(p I)和分子量(Mw)对DNA水凝胶的结构具有显著的影响。此外,以牛血清白蛋白(BSA)为例,水凝胶中孔隙的形态和密度可以通过添加蛋白质的量进行很好的调节。并且CCK-8法和活/死细胞染色实验均证明制备的水凝胶具有较高的生物相容性。以上实验结果表明,本文所制备的水凝胶可作为一种净化水的过滤填充材料,通过基于不同保留机制的简便过滤过程可有效去除水中的细菌和其它污染物。该研究提高了DNA水凝胶在环境科学中的应用潜力,同时为过滤除菌法中需要使用的滤材提供了可靠的候选材料。

关键词： E.coli O157:H7 CRISPR/Cas12a 检测 DNA水凝胶除菌

戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合分离膜的制备及应用

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戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合分离膜的制备及应用

作者：胡运昊西南大学

学位级别：硕士

膜分离技术具有较低的加工温度,可以在有效保留风味物质及营养成分的同时去除微生物、提升澄清度,因此非常适合于果汁的澄清除菌处理。但目前研究所使用的分离膜价格昂贵、制作方式复杂,因此选择合适的膜材料以及制膜方法制备孔径适当... 详细信息

膜分离技术具有较低的加工温度,可以在有效保留风味物质及营养成分的同时去除微生物、提升澄清度,因此非常适合于果汁的澄清除菌处理。但目前研究所使用的分离膜价格昂贵、制作方式复杂,因此选择合适的膜材料以及制膜方法制备孔径适当、性能优异、成本较低的分离膜十分重要。聚乙烯醇具有可溶于无毒溶剂、口服毒性低、优异的成膜性和抗污染性等特点,是制膜的理想材料。但是由于聚乙烯醇具有高度亲水性,在水中易发生溶胀甚至溶解,长时间使用通量降低,限制了其在分离膜领域的应用。水玻璃作为原料来源广泛、价格低廉的无机硅源材料,具有较高的反应活性,适合于与聚乙烯醇结合制备有机无机杂化膜。本文以聚乙烯醇和水玻璃为原料,分别采用溶胶-凝胶法和非溶剂致相转化(NIPS)法制备戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合膜,对其成膜机理、过滤性能、机械性能、耐水性能等进行了研究,两种方法制备的复合膜孔径均达到微滤水平(小于220nm),成功应用于果汁过滤除菌处理。主要研究工作及结论如下:(1)通过溶胶-凝胶法成功制备了聚乙烯醇/水玻璃复合微滤膜,红外光谱分析表明聚乙烯醇与水玻璃之间通过共价键作用结合,形成了均匀的有机无机杂化结构。当水玻璃质量分数为9.0%时,聚乙烯醇/水玻璃复合膜具有最高纯水通量为789.12±35.71 L/(m·h),对纳米色浆的截留率为87.06±1.59%,膜的截留孔径小于220 nm。进一步对比了戊二醛共混改性和浸泡改性对复合膜的影响,两种方式中戊二醛均能与聚乙烯醇发生缩醛反应,显著改善复合膜的耐水性。共混改性可以显著提升膜的机械性能,但是会增大膜的孔径,纯水通量为1413.96±49.74 L/(m·h),对纳米色浆的截留率为58.87±2.10%,截留孔径大于255 nm。采用0.30%戊二醛浸泡改性制得的聚乙烯醇/水玻璃复合膜(PVA/SS-1),在纯水通量不显著变化的情况下,截留率增大,且耐水性显著增强,其在90℃热水中仍能保持膜形态不发生溶胀。PVA/SS-1的纯水通量为747.97±74.64 L/(m·h),纳米色浆截留率为90.20±4.85%,截留最大孔径在164-190nm之间。(2)以聚乙烯醇和水玻璃为原料,水为共溶剂,选择NaSO/HSO/HO溶液为非溶剂凝固浴,通过非溶剂致相转化法结合戊二醛浸泡改性成功制备了戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合膜,分析了成孔机理以及聚乙烯醇浓度、水玻璃浓度和凝固浴温度对成膜结构和性能的影响。在成膜过程中,水玻璃作为无机膜材料同时还起到非溶剂添加剂和反应诱导的效果,其与凝固浴中HSO的相互作用是促使成膜过程中发生瞬时分相、表面成孔、形成双连续结构的关键。当聚乙烯醇浓度为6.0%,水玻璃浓度为6.0%,凝固浴温度为20℃时,制备的戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合膜(PVA/SS-2)具有典型不对称膜结构、性能最佳,膜的表面开孔率最高为2.330%,拉伸强度为0.63±0.06 MPa,伸长率为56.04±5.02%,纯水通量为641.30±61.15 L/(m·h),对大豆分离蛋白(SPI)截留率为65.61±1.67%,纳米色浆截留率可达99.16±0.19%,膜的截留最大孔径在122–142 nm之间。(3)将两种方式制得的戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合膜用于葡萄汁过滤除菌,结果表明PVA/SS-1和PVA/SS-2均能有效去除微生物延长葡萄汁的保质期,处理后葡萄汁中菌落总数与霉菌酵母数均低于检测水平,且可以在25℃下储藏28d以上。在过滤葡萄汁的过程中,PVA/SS-1和PVA/SS-2的稳定通量分别为25.41L/(m·h)和10.68 L/(m·h),PVA/SS-1的稳定通量优于购买的220 nm混合纤维素膜和聚醚砜膜。其膜污染机制均为滤饼过滤机制占主导地位,说明具有良好的抗污性能。而且PVA/SS-1和PVA/SS-2过滤葡萄汁的澄清度较商业滤膜更佳,蛋白质的去除率更高,可以获得更稳定的葡萄汁。此外,PVA/SS-1对活性成分的保留率大于90%,与商业滤膜效果相当,但PVA/SS-2孔径较小,对花色苷、黄酮、总酚等活性成分的保留率略低,但仍然大于80%,因此认为溶胶-凝胶法制得的戊二醛改性聚乙烯醇/水玻璃复合膜更适合于葡萄汁过滤除菌。

关键词：聚乙烯醇水玻璃戊二醛溶胶-凝胶法非溶剂致相转化法除菌

EVOH纳米纤维膜表面亲水改性及除菌性能研究

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EVOH纳米纤维膜表面亲水改性及除菌性能研究

作者：贾晓丹武汉纺织大学

学位级别：硕士

随着生物制药技术的发展以及人们对生物制品需求的增大,生物制品的分离提纯技术愈发重要。生物药制品受热不稳定、易变性,因此,通常需采用常温物理过滤的方式分离提纯。除菌过滤膜是最常用的生物分离材料,需要绝对拦截料液中的细菌,并... 详细信息

随着生物制药技术的发展以及人们对生物制品需求的增大,生物制品的分离提纯技术愈发重要。生物药制品受热不稳定、易变性,因此,通常需采用常温物理过滤的方式分离提纯。除菌过滤膜是最常用的生物分离材料,需要绝对拦截料液中的细菌,并对蛋白质、核酸等生物大分子具有极低的吸附率。除菌膜主要采用相转化工艺制备,孔径均匀度难以控制,且产业用滤膜主要依赖进口。针对上述问题,本文采用聚乙烯-聚乙烯醇纳米纤维制备除菌膜(EVOH),并进行表面亲水改性,成功制备出通量高、截留性能好、耐污性能好、蛋白吸附量低且具备除菌能力的过滤膜。具体研究内容以下三点:(1)采用熔融共混挤出相分离法制备EVOH纳米纤维膜。通过等离子体处理辅助表面改性技术将含有磺酸根基团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)接枝到EVOH纳米纤维膜的表面。研究结果显示,改性后的纳米纤维膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta拦截效率均为100%。改性后的纳米纤维除菌膜PNFM-S的静态接触角较未改性的NFM的接触角降低了27.3°;0.2MPa下的水通量从3057.3 L·m·h提高到4840.7 L·m·h,提升了36.8%。在蛋白质静态吸附实验中,NFM和PNFM-S吸附蛋白质的量分别为4.38%和0.61%(BSA,2g/L),12.78%和3.53%(BSA,20g/L)。在持续抗污实验中,持续通1小时的BSA溶液(0.05g/L),PNFM-S通量稳定在1528.7L·m·h,未改性NFM通量稳定在203.8 L·m·h。改性后的NFM的表面形成一层很厚的水合层,能有效地阻止蛋白质等污染物黏附在膜的表面。(2)设计了具有两性离子表面的多孔膜可有效提高除菌膜的渗透性和抗污性能。合成了两性离子化合物异氰酸酯-磺丙基甜菜碱(NCO-SB),然后通过纳米纤维涂层(纳米纤维覆盖密度为6 g/m)、碱性溶液活化以及与NCO-SB的简单一步加成反应制备了两性离子EVOH纳米纤维膜(Zwitterionic-NFM)。研究结果显示,改性后的纳米纤维膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta均可截留,拦截效率为100%。在不影响纳米纤维膜除菌性能的基础上,改善了纤维膜的渗透性能,Zwitterionic-NFM的静态接触角比未改性的NFM的降低了10.7°;Zwitterionic-NFM的纯水通量为11032.3L·m·h,与纯膜相比,提升了56%。蛋白(BSA)静态吸附量改性前后分别为:2.72%和0.64%(BSA,2g/L),45.2%和7.88%(BSA,20g/L),说明改性可显著提升膜的抗蛋白吸附性能。在动态抗污实验结果显示,当持续通BSA溶液(0.05g/L),NFM和Zwitterionic-NFM通量分别为229.3L·m·h和4484.0L·m·h,改性后通量提升了94.9%;当持续通溶菌酶溶液(0.05g/L),NFM和Zwitterionic-NFM通量分别为3057.3L·m·h和6063.4L·m·h,改性后通量提升了49.6%,说明膜的抗污染性能得到显著提升。(3)采用等离子体处理将[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)接枝到EVOH纳米纤维膜上,制备了具有表面官能团的除菌纳米纤维膜-PZNFM-S。SBMA改性后的纳米纤维膜的表面同时含有带负电的磺酸基团和带正电的季铵基团,结果表明PZNFM-S的静态接触角较未改性的NFM的接触角降低了19.6°;PZNFM-S的通量可达到8666.2L·hm,通量较未改性的NFM增加了59.4%。蛋白质静态吸附实验中,对于浓度为2g/L和20g/L的BSA溶液,NFM的吸附率分别为3.53%和11.93%;PNFM的吸附率分别为3.31%和5.42%;PZNFM-S的吸附率分别为0.15%和0.24%,说明改性可显著提高膜的抗蛋白吸附性能。经过三个循环后通量恢复率可达到78.26%,且三个循环后水通量(0.2 Mpa)较未改性膜提升70%,改善了膜的抗污性能。PZNFM-S的平均孔径相比于NFM由142.1nm减小到100.6nm,平均孔径缩小40nm,对精度过滤不产生影响,改性后的膜对E.coli、S.aureus和Brevundimonas diminuta的拦截效率可达100%。

关键词：纳米纤维膜接枝改性等离子体处理抗污性能除菌

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膜分离技术及其在发酵调味品行业的应用

中国调味品 2021年第3期46卷 166-170页

作者：邱晓曼张耀陈程鹏洪厚胜南京工业大学生物与制药工程学院南京211816 南京汇科生物工程设备有限公司南京210009

膜分离技术是一种新型高效的分离操作单元,因其操作条件较为温和,且可实现机械化、自动化操作等优点,已在发酵调味品行业生产中展露出巨大的优势并产生了可观的经济效益。文章系统概述了分离膜主要类型的特点、多种膜材料的性能、各种... 详细信息

膜分离技术是一种新型高效的分离操作单元,因其操作条件较为温和,且可实现机械化、自动化操作等优点,已在发酵调味品行业生产中展露出巨大的优势并产生了可观的经济效益。文章系统概述了分离膜主要类型的特点、多种膜材料的性能、各种膜组件的优缺点对比以及影响膜分离效率的关键因素等,并介绍了膜分离技术在我国酱油、食醋、料酒、味精等传统发酵调味品生产工艺中的应用,包括如何选择膜的材料、孔径和组件,以期为今后膜分离技术的进一步发展起到借鉴作用。

关键词：膜分离技术膜材质调味品除菌除浊

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电蒸箱静态水除菌方案的研究设计

电蒸箱静态水除菌方案的研究设计

抗菌抑菌除菌型洗涤剂研究的技术进展和发展趋势

2022年中国家用电器技术大会

作者：蔡浩生苏炜健陈小杰曾少东严炼广东万和电气有限公司

传统的电蒸箱产品采用储水箱方式储存烹饪所需的水源,但这部分水源往往需要经历多次烹饪方能消耗完毕。从工程师的设计角度,采用大容量储水箱,是为了方便用户,减少用户烹饪时频繁加水的繁琐操作。但是,由于这部分水源长时间储存在储水箱... 详细信息

传统的电蒸箱产品采用储水箱方式储存烹饪所需的水源,但这部分水源往往需要经历多次烹饪方能消耗完毕。从工程师的设计角度,采用大容量储水箱,是为了方便用户,减少用户烹饪时频繁加水的繁琐操作。但是,由于这部分水源长时间储存在储水箱内,容易滋生细菌,影响后续食材烹饪的健康洁净程度,给用户带来了新的痛点。为解决这一问题,本文通过对不同波长紫外线的作用进行分析,选用了波长为270nm的深紫外LED光源作为电蒸箱水质净化的功能模块,同时结合电蒸箱产品的实际结构,提供了一种使两者高效结合、安全且洁净的结构设计方案,从而实现了电蒸箱静态水长久除菌净化的目的。

关键词：电蒸箱储水箱除菌净化紫外线

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国洗涤用品工业 2024年第5期 51-55页

作者：刘心建吕欣南风化工(运城)集团有限公司技术中心山西运城044000 昌吉南风日化有限责任公司新疆阜康831500

概述了抗菌、抑菌和除菌及其相应功能型洗涤剂的定义和内涵,从产品配方、杀菌剂选择和性能评价方法3个方面介绍了抗菌抑菌型洗涤剂的研究现状,探讨了除菌型洗涤剂与抗菌抑菌型洗涤剂的区别,展望了抗/抑/除菌型洗涤剂的发展趋势。

关键词：抗菌抑菌除菌洗涤剂现状趋势

聚偏氟乙烯微滤膜的制备及相转化工艺参数的优化

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集成技术 2024年

作者：牛红男王建明黄洁萍姬婧广州先进技术研究所

采用非溶剂致相分离的方法，以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride， PVDF)为原料，N，N-二甲基乙酰胺为溶剂制备微滤膜，探究小分子添加剂的种类与含量、预蒸发时间、环境湿度等因素对膜的微观结构、纯水通量以及亲疏水性的影响。结... 详细信息

采用非溶剂致相分离的方法，以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride， PVDF)为原料，N，N-二甲基乙酰胺为溶剂制备微滤膜，探究小分子添加剂的种类与含量、预蒸发时间、环境湿度等因素对膜的微观结构、纯水通量以及亲疏水性的影响。结果表明：以16 wt%的PVDF为聚合物，以16 wt.%的异丙醇和6 wt.%的甘油混合作为添加剂，放入相对湿度为80%的环境中预蒸发4 min后浸入水浴凝固，可以获得具有大孔径、高通量、高疏水性的PVDF微滤膜。该PVDF膜的表面结构完全开放，内部由连通的蜂窝状孔结构组成，浸润后的水通量可以达到8650.74 ± 305.29 Lm-2h-1，同时对200 nm的聚苯乙烯微球的截留率为99%以上。此外，该PVDF微滤膜的表面接触角为122° ± 3°，有望用于生物医药生产过程中的空气除菌过程。

关键词：聚偏氟乙烯微孔滤膜非溶剂致相分离除菌