一种用于糖盐分离的纳滤膜及其制备方法

本发明涉及一种简单高效的用于糖盐分离的纳滤膜及其制备方法，属于膜分离。

背景技术：

1、单糖和盐的分离是制糖行业的重要技术需求。例如，在纤维素水解产物中去除上游酸碱中和过程中引入的盐后，可以获得木糖和葡萄糖等单糖(woodley j m.towards thesustainable production of bulk-chemicals using biotechnology.newbiotechnology,2020,59:59-64.)。此外，在单糖的制备的过程中，料液经过结晶、蒸发浓缩后会得到一定量的糖母液。母液中除单糖外，同时还含有一些未充分水解的脂类大分子、无机盐、细菌等杂质。这些杂质的存在，使母液无法结晶，限制了母液的回收利用，导致了母液中所含单糖的浪费。

2、目前常用的糖母液分离提纯单糖的方法有电渗析、薄层色谱法和离子交换色谱法等，尽管这些方法分离性能很好，但往往存在着技术复杂、分离成本较高，需要消耗大量的酸碱或电能，对环境造成污染等问题。纳滤膜技术作为膜分离技术中的一种，其截留分子量为200～1000da，介于超滤和反渗透之间，在分离盐和单糖方面具有明显的优势。其操作简单、能耗低，环境友好，能有效分离糖母液中常见的二价盐(fridman-bishop n,tankus ka,freger v.permeation mechanism and interplay between ions innanofiltration.journal of membrane science,2018,548:449-458.)。纳滤的膜分离过程主要是通过空间位阻与电荷效应相结合来实现的，而单糖和盐的分离因子低的主要原因为他们的水化半径相似，因此应该加强分离过程中的电荷效应从而高效分离盐和中性的糖，制备高负电荷的纳滤膜是一种具有潜力的解决办法。

3、而单糖的制备过程中往往需要涉及较多的生物反应过程，因此糖母液中可能含有一定量的细菌，同时糖母液本身的性质也较容易滋生细菌。因此在将纳滤膜分离技术应用糖母液中的单糖分离时要面对较为严重的微生物膜污染问题，清洗起来十分困难。因此提高纳滤膜表面抗污染性能从而减少膜表面微生物污染是十分重要的，这有利于纳滤膜在糖母液分离纯化单糖中的长效运用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于糖盐分离的纳滤膜及其制备方法，通过向水相中加入改性剂，经过界面聚合后得到所述纳滤膜。本发明解决了现有纳滤膜用于糖母液中单糖分离纯化的不足，具有更好的分离性能和水通量，并且提高了抗污染性能。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于糖盐分离的纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将改性剂、哌嗪溶于去离子水中，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，得到油相溶液；

5、步骤(1)中，改性剂选自氨基磺酸、2,5-二氨基苯磺酸或氨基磺酸铵；

6、优选水相溶液中，哌嗪的质量分数为0.02～1％，改性剂的质量分数为1～10％；

7、优选油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量分数为0.1～0.5％；

8、(2)将超滤底膜固定，倒入步骤(1)配制好的水相溶液，2～8min后倒掉多余的水相溶液并擦干表面；再倒入油相溶液，反应10～60s后倒掉多余的油相溶液，继续反应30～60s后，置于50～80℃烘箱中反应5～10min，得到改性纳滤膜；

9、步骤(2)中，超滤底膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯或聚丙烯，超滤底膜的截留分子量为60000～100000。

10、本发明涉及上述制备方法制得的纳滤膜。

11、本发明制得的纳滤膜可用于糖母液中单糖的分离纯化。

12、本发明的技术原理在于：

13、本发明将改性剂加入水相溶液中，再与有机相溶液进行界面聚合制备改性纳滤膜。改性剂的引入可以增加膜表面在水中的负电性，提高了盐的透过性；同时磺酸基团的引入增强了膜的亲水性，从而改善膜的抗污染性能。由此制得的强负电荷的抗污染纳滤膜集中了纳滤分离膜的优点并提高了膜表面的抗污染性能。

14、与现有技术相比，本发明的实质性优点：

15、(1)制备方法简单，操作方便，易于生产；

16、(2)通过提高膜表面的负电性，增强了盐的透过性，提升了膜对糖盐的分离效果；

17、(3)磺酸基团的引入增强了膜的亲水性，从而改善了膜的抗污染性能，有利于膜的长期使用。

技术特征：

1.一种用于糖盐分离的纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)水相溶液中，哌嗪的质量分数为0.02～1％。

3.如权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)水相溶液中，改性剂的质量分数为1～10％。

4.如权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量分数为0.1～0.5％。

5.如权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超滤底膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯或聚丙烯。

6.如权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超滤底膜的截留分子量为60000～100000。

7.如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的纳滤膜。

8.如权利要求7所述的纳滤膜在糖母液中单糖的分离纯化中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于糖盐分离的纳滤膜及其制备方法，本发明通过将改性剂加入水相溶液中，与有机相溶液进行界面聚合制备复合纳滤膜；改性剂的引入可以增加膜表面在水中的负电性，制得的强负电荷的抗污染纳滤膜集中了纳滤分离膜的优点，并提高了膜表面的抗污染性；本发明所获得的荷负电的改性抗污染纳滤膜应用在制糖母液的分离中，不仅可以分离单糖和钙盐，其强亲水性还使得膜在细菌较多的制糖母液中有更好的抗污染能力。

技术研发人员：张国亮,赵聪聪,沈冲,孟琴
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22