[發明專利]季胺化殼聚糖滲透蒸發膜和制備方法及其應用

無效

• 申請號: 200710060371.9
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101259385A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 姜忠義;陳雪;陸連玉;李潔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/08
• 分類號: B01D71/08;B01D61/36
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種季胺化殼聚糖滲透蒸發膜和制備方法及其應用，它是以戊二醛為交聯劑制備季胺化殼聚糖滲透蒸發膜的方法及其應用。

背景技術

乙醇(Ethanol)是一種重要的石油化工和藥物生產原材料，也是一種理想的燃料。由于生物質資源的綠色可再生性，工業上越來越多地通過生物質如纖維素、淀粉等發酵的方法生產乙醇。近幾年，由于環境保護意識的提高，通過生物可再生資源發酵生產乙醇的方法被受到了人們的關注。但其生產過程中，不可避免的會生成水。因此必須對反應產生的水進行分離，這是生產工藝中必備的環節。

滲透蒸發是一種利用液體混合物中各組分在致密膜內溶解、擴散性能的不同而使之分離的過程。與傳統的精餾、吸附、萃取等分離工藝相比，它具有分離效率高、設備簡單、操作方便、能耗低等優點。在一定條件下滲透蒸發膜分離技術具有高的選擇性，因此對于用常規方法分離有困難或費用高的體系(近沸、恒沸體系)，滲透蒸發具有高的分離效率。

目前滲透蒸發透水膜材料，絕大多數是親水的高分子材料如聚乙烯醇、殼聚糖、聚丙烯酸等。此類材料對水有較高的吸附選擇性，但同時也存在易溶脹的缺點。解決溶脹的辦法主要是交聯改性，采用戊二醛、磷酸和硫酸作為交聯劑。但此法在降低膜親水性的同時也使膜的吸附能力降低，并且較高的交聯密度會使膜的滲透通量降低。

有報道證明季胺化殼聚糖是強親水性的膜材料，廣泛應用于反滲透污水處理中，具有良好效果。為了解決季胺化殼聚糖的溶脹問題，可采用戊二醛交聯的方法制備滲透蒸發膜，該方法未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種季胺化殼聚糖滲透蒸發膜和制備方法及其應用。該季胺化殼聚糖膜在滲透蒸發分離乙醇/水混合物都過程中具有較高的滲透通量及分離因子。

本發明提供的一種季胺化殼聚糖滲透蒸發膜是以戊二醛、季胺化殼聚糖為原料，按照戊二醛與季胺化殼聚糖質量比為1∶1～5進行配料，其制備方法包括如下步驟：

1)殼聚糖的甲醇水溶液中，按殼聚糖∶NaOH∶碘甲烷∶碘化鈉＝6∶0.3∶16∶10(質量)依次加入NaOH，碘甲烷，碘化鈉水溶液，室溫下攪拌反應，反應結束后，用無水乙醇沉淀產物，過濾，洗滌，干燥得季胺化殼聚糖；

2)將季胺化殼聚糖溶于70-80℃水中，制成質量濃度為4-7％的溶液，冷卻至室溫，靜置脫泡，將得到的鑄膜液倒在潔凈玻璃板上，用刮刀刮膜，干燥，制得以戊二醛為交聯劑的季胺化殼聚糖膜。

本發明提供的一種季胺化殼聚糖滲透蒸發膜的制備方法包括以下步驟：

1)季胺化殼聚糖的制備：將脫乙酰度為90.2％的殼聚糖溶于甲醇水溶液中，按殼聚糖∶NaOH∶碘甲烷∶碘化鈉＝6∶0.3∶16∶10依次加入NaOH，碘甲烷，碘化鈉水溶液，室溫下攪拌反應。反應結束后，用無水乙醇沉淀產物，經反復過濾，洗滌，干燥得季胺化殼聚糖；

2)交聯膜的制備：將季胺化殼聚糖溶于70-80℃去離子水中，制成質量濃度為4-7％的溶液，冷卻至室溫后加入戊二醛，充分攪拌，靜置脫泡即得鑄膜液，將鑄膜液倒在潔凈玻璃板上，用刮刀刮膜，20～30℃下通風干燥，制得以戊二醛為交聯劑的季胺化殼聚糖膜，膜的平均厚度為12μm。

本發明的優點在于：原料豐富，價格低廉，膜制備過程簡單，可控性強，制得的滲透蒸發膜機械強度高，對乙醇/水具有良好的分離效果。以戊二醛交聯季胺化殼聚糖膜滲透蒸發分離乙醇/水混合物，滲透通量達754g·m^-2h^-1，分離因子為755。在用于分離乙醇/水混合物上具有廣泛應用前景。

具體實施方式

實施例1

將脫乙酰度為90.2％的6.00g殼聚糖溶于72wt％甲醇水溶液中，在室溫浸泡間歇攪拌2h，然后依次加入濃度為1.5MNaOH溶液，碘甲烷16g，碘化鈉水溶液。室溫下攪拌反應5h。反應結束后，用無水乙醇沉淀產物，反復過濾，洗滌，干燥得季胺化殼聚糖。取1.5g季胺化殼聚糖溶于70-80℃去離子水中，制成質量分數為4％的溶液，冷卻至室溫后，逐滴加入1.2g?25wt％戊二醛和0.3g?0.01MHCl溶液。以500r/min的轉速攪拌30min，靜置10min后脫泡即得鑄膜液。將鑄膜液倒在潔凈玻璃板上，用600μm厚的刮刀刮膜，20～30℃下通風干燥26h(膜1)，膜的平均厚度為12μm，面積28cm²。

實施例2