本發(fā)明屬于糖類分離，具體涉及一種高選擇性卷式膜及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、糖類又稱為碳水化合物(carbohydrate或saccharide)，其為由碳氫氧三種元素組成的有機化合物，是多羥基醛、多羥基酮以及能水解而生成多羥基醛或多羥基酮的化合物的總稱。糖類是人類賴以生存的重要及功能活性物質(zhì)，在食品、醫(yī)藥、發(fā)酵等工業(yè)中意義重大、地位重要。糖類在自然界中廣泛分布，是生物體重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和能量來源。根據(jù)糖類水解后生成的單糖數(shù)目的不同，可以將其分為單糖和多糖。

2、單糖是指不能再被簡單水解成更小的糖類的分子，它們是最簡單的糖類形式。常見的單糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。葡萄糖是生命活動的主要能源物質(zhì)，也是血糖的主要成分，廣泛存在于植物和動物組織中。果糖則主要存在于水果和蜂蜜中，甜度高于葡萄糖。半乳糖則主要存在于乳制品中，是乳糖的組成部分。單糖可以直接被人體吸收利用，為機體提供能量。多糖是由兩個以上單糖通過糖苷鍵連接而成的化合物，包括二糖和低聚糖。常見的二糖包括蔗糖、乳糖、麥芽糖等。常見的低聚糖包括淀粉、纖維素和糖原等。

3、現(xiàn)有的單糖和多糖的分離方法包括膜分離法、溶解度差異法、凝膠過濾法、分級沉淀法、電泳法等。其中，膜分離法是以選擇透過性膜作為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)施加推動力，使原料液中的組分選擇性通過膜，實現(xiàn)提純和濃縮。對于單糖和多糖的分離，常用的膜通常為卷式膜，卷式膜包括膜袋、進料格網(wǎng)、透析液格網(wǎng)和透析液收集管等組件。其中，用于單糖和多糖分離的卷式膜一般為聚酰胺類膜。雖然采用聚酰胺類膜可以對單糖和多糖進行分離，但是通量較低，分離時間較長。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于克服采用現(xiàn)有的卷式膜對單糖和多糖進行分離時存在通量較低的缺陷，而提供一種通量高的高選擇性卷式膜，可以長時間穩(wěn)定地用于單糖和多糖的分離。

2、本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入且廣泛研究之后發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有的卷式膜對單糖和多糖進行分離時，之所以通量較低，主要原因之一在于現(xiàn)有的卷式膜一般只能在低壓環(huán)境下(運行壓力為15～30mpa)運行，在高壓環(huán)境下運行時，膜材容易出現(xiàn)軟化。對此，本發(fā)明的發(fā)明人對卷式膜的膜材進行改進，在聚酰胺分離層的制備過程中引入少量由金剛烷二胺和脂環(huán)族二異氰酸酯經(jīng)加成反應(yīng)得到的金剛烷改性二胺，并將金剛烷改性二胺與脂肪族多元胺復(fù)配作為多元胺使用，同時確保通過界面聚合形成聚酰胺分離層的過程在腐殖酸鹽的存在下進行，如此可以顯著提高通量以及運行穩(wěn)定性。推測其原因，可能是由于：一方面，由金剛烷二胺以及脂環(huán)族二異氰酸酯經(jīng)加成反應(yīng)得到的金剛烷改性二胺具有剛性扭曲的結(jié)構(gòu)，能夠抑制聚合物鏈段間的緊密堆積，由其與脂肪族多元胺配合可以增強膜的自由體積，使膜疏松化至非常有利于單糖透過并將多糖截留；另一方面，腐殖酸鹽中的陽離子能夠與碳基結(jié)合，增強鏈段之間的相互作用，將聚酰胺由線性分子轉(zhuǎn)變成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超分子體系，從而提升聚酰胺的機械性能，使其能夠在高壓環(huán)境下穩(wěn)定運行，運行壓力可以提高至60～100mpa；再一方面，腐殖酸鹽具有親水性，腐殖酸鹽的引入可以提高膜的親水性，有利于單糖的通過，從而提高膜的通量?；诖?，完成了本發(fā)明。

3、本發(fā)明提供的高選擇性卷式膜的膜元件主體包括中心管以及卷繞在中心管上的膜片組，其中，所述膜片組中所含膜袋的分離膜由聚酰胺分離膜形成，所述聚酰胺分離膜包括多孔支撐層以及負載于多孔支撐層表面的改性聚酰胺分離層；所述改性聚酰胺分離層由復(fù)合多元胺與多元酰氯在腐殖酸鹽的存在下通過界面聚合形成，所述復(fù)合多元胺為脂肪族多元胺和金剛烷改性二胺按照質(zhì)量比1:(0.1～0.5)的復(fù)合物，所述金剛烷改性二胺為金剛烷二胺和脂環(huán)族二異氰酸酯按照摩爾比(1.2～2):1進行加成反應(yīng)的產(chǎn)物；所述金剛烷二胺的通式為nh2(ch2)nr1(ch2)mnh2，r1代表金剛烷結(jié)構(gòu)，n和m各自獨立地為0～3的整數(shù)。

4、本發(fā)明的第二目的在于提供上述高選擇性卷式膜在單糖和多糖分離中的應(yīng)用。

5、本發(fā)明提供的卷式膜能夠在高壓條件下以較高通量穩(wěn)定運行，能夠長時間穩(wěn)定地用于單糖和多糖的分離。

技術(shù)特征：

1.一種高選擇性卷式膜，所述高選擇性卷式膜的膜元件主體包括中心管以及卷繞在中心管上的膜片組，其特征在于，所述膜片組中所含膜袋的分離膜由聚酰胺分離膜形成，所述聚酰胺分離膜包括多孔支撐層以及負載于多孔支撐層表面的改性聚酰胺分離層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述金剛烷二胺為1,3-二(4-氨基苯環(huán))金剛烷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述脂環(huán)族二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯和/或環(huán)己基二異氰酸酯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述加成反應(yīng)的條件包括溫度為70～90℃，時間為10～30min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述脂肪族多元胺選自聚乙烯亞胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、哌嗪、間苯二胺和對苯二胺中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述多元酰氯選自均苯三甲酰氯、對苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯和鄰苯二甲酰氯中的至少一種，優(yōu)選為均苯三甲酰氯和/或?qū)Ρ蕉柞Ｂ取?/p>

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述腐殖酸鹽選自腐殖酸鈉、腐殖酸鉀和腐殖酸鈣中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述多孔支撐層選自多孔聚醚砜膜、多孔聚砜膜、多孔聚偏氟乙烯膜、多孔聚乙烯亞胺膜、多孔聚酰胺膜、多孔醋酸纖維素膜以及多孔聚乙烯腈膜中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高選擇性卷式膜，其特征在于，所述界面聚合的方式包括將多孔支撐層依次與含復(fù)合多元胺的水相以及含多元酰氯的油相接觸，之后進行熱處理以在多孔支撐層表面界面聚合，得到改性聚酰胺分離層；

10.權(quán)利要求1～9中任意一項所述高選擇性卷式膜在單糖和多糖分離中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于糖類分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高選擇性卷式膜及其應(yīng)用。所述高選擇性卷式膜的膜片組中所含膜袋的分離膜由聚酰胺分離膜形成，所述聚酰胺分離膜包括多孔支撐層以及負載于多孔支撐層表面的改性聚酰胺分離層；所述改性聚酰胺分離層由復(fù)合多元胺與多元酰氯在腐殖酸鹽的存在下通過界面聚合形成，所述復(fù)合多元胺為脂肪族多元胺和金剛烷改性二胺按照質(zhì)量比1:(0.1～0.5)的復(fù)合物，所述金剛烷改性二胺為金剛烷二胺和脂環(huán)族二異氰酸酯按照摩爾比(1.2～2):1進行加成反應(yīng)的產(chǎn)物；所述金剛烷二胺的通式為NH2(CH2)nR1(CH2)mNH2。本發(fā)明提供的卷式膜能夠在高壓條件下以較高通量穩(wěn)定運行，能夠長時間穩(wěn)定地用于單糖和多糖的分離。

技術(shù)研發(fā)人員：林雄水,董海峰,林忠斌,張勇,藍云才
受保護的技術(shù)使用者：同舟縱橫（廈門）流體技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6