一种超疏水中空纤维膜及其制备方法、应用和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水中空纤维膜及其制备方法、应用和应用方法，以聚偏二氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基础，经过脱氟、酯化接枝步骤制得。制备步骤具体如下：(1)PVDF中空纤维膜在氨或有机胺水溶液中水解脱氟，在分子链上引入羟基；(2)进一步与长链脂肪酸发生酯化反应，实现长链烷基的接枝；(3)最后使用正己烷清洗并烘干，得到超疏水的改性膜。本发明专利技术合成方法简单易操作，通过接枝长链烷基的方法进一步提高膜的抗溶剂和分离性能。制备的超疏水中空纤维膜可高效分离和富集油脂下脚料中高附加值的大豆磷脂，产品纯度达到85％以上，纯化因子不小于3.5。子不小于3.5。子不小于3.5。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水中空纤维膜及其制备方法、应用和应用方法


[0001]本专利技术具体涉及一种超疏水中空纤维膜及其制备方法、应用和应用方法。

技术介绍

[0002]大豆油在我国的油脂消费结构中一直占据着主要位置(40％左右)，且随着国民经济收入的提高，我国食用油消费还将继续保持刚性增长。基于此背景，进一步延伸大豆加工产业链及提高加工水平更凸显其意义，也对大豆深加工、提高原料利用率提出了更高的要求。水化脱胶油脚是目前大豆加工过程中的副产物之一，其含有多种高附加值的功能性成分，如游离脂肪酸、甾醇、磷脂等等，其中，大豆磷脂(PL)被世界各国列为安全的、多用途的天然食品添加剂，广泛应用于食品、医药、饲料及化妆品等行业中。
[0003]水化脱胶油脚中大豆磷脂含量高达40
‑
50％，目前国内外的以水化脱胶油脚为原料的大豆磷脂生产工艺主要包括离心分离、胶质脱色、板框过滤、浓缩干燥等步骤。然而由于技术、设备等方面的差距，国产大豆磷脂仍存在色泽深、纯度低、透明度差等缺点，其质量远落后于国外同类产品，不得不作为饲料级浓缩磷脂使用。相比于传统工艺，膜分离技术具有低能耗、模块化、高效率等优点，早在上个世纪80年代国外便有膜分离技术在油脂工业领域的应用实例。国内仍停留在研究阶段，且以无机膜为主，尽管无机膜具有更好的抗有机溶剂性能，但其强亲水性和吸附性易导致磷脂等极性基团在膜表面的吸附，进而导致膜孔的堵塞和膜污染。而用于油脂工业的聚合物膜需具备高渗透性能、抗有机溶剂性能，我国在该方面的研究仍处于落后阶段，目前仅有专利CN101838285A、CN106518906A和CN107319100A报导使用醋酸纤维膜(CA)、聚砜膜(PS)等商业膜材料(包含微滤、超滤、纳滤膜)对大豆磷脂进行分离提纯。但该类膜材料仍存在分离性能差、抗溶剂性能差等缺点，因此适用于大豆卵磷脂提纯的专用膜材料依然任重道远。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，本专利技术提供了一种超疏水中空纤维膜及其制备方法、应用和应用方法。
[0005]本专利技术解决上述问题的技术方案为：一种超疏水中空纤维膜的制备方法，以膜孔径为2
‑
50nm的聚偏二氟乙烯(PVDF)为材质经过改性过程得到，改性过程包括水解和酯化接枝两个步骤，反应式为：
[0006][0007]进一步的，所述改性过程包括以下步骤：
[0008]步骤(1)PVDF脱氟反应：将PVDF中空纤维膜浸入一定浓度的有机胺水溶液，恒温反应一段时间；
[0009]步骤(2)：将步骤(1)中制得的PVDF膜用去离子水洗净，在60℃下干燥；
[0010]步骤(3)：将步骤(2)中干燥后的PVDF膜浸入脂肪酸中，在一定温度下进行酯化反应；
[0011]步骤(4)：将步骤(3)中酯化后的PVDF膜用正己烷洗净烘干，即得到超疏水中空纤维膜。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中所用的有机胺为氨、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、正丙胺中的一种或几种，浓度为20
‑
30wt％。
[0013]进一步的，所述步骤(1)中反应温度为40
‑
100℃，反应时间为12
‑
48h。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中所述的脂肪酸为正癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸中的一种或几种。
[0015]进一步的，所述步骤(3)中的反应温度为120
‑
160℃，时间为2
‑
6h。
[0016]一种超疏水中空纤维膜，采用上述制备方法得到。
[0017]进一步的，所述超疏水中空纤维膜接枝率为1
‑
10％，具有良好的疏水性和自清洁能力。
[0018]一种超疏水中空纤维膜在大豆水化脱胶油脚中大豆磷脂的高效纯化中的应用。
[0019]一种超疏水中空纤维膜在大豆水化脱胶油脚中大豆磷脂的高效纯化中的应用方法，包括以下步骤：
[0020](a)在大豆水化脱胶油脚中补加用水饱和过的正己烷或环己烷溶剂，溶剂的加入体积为油脚体积的2
‑
5倍，搅拌混合使磷脂与水一起形成油包水核的逆胶束；
[0021](b)将上述混合物通过由上述方法制备得到的正压超疏水中空纤维膜进行过滤分离。
[0022]进一步的，所述(b)中的混合物还可补加体积为混合物体积0.5
‑
3％的水，超疏水中空纤维膜过滤的操作压力为1
‑
1.5MPa，操作温度为室温至60℃。
[0023]进一步的，所述(b)中未透过一侧的液体，经过收集通过低温蒸馏和干燥手段脱除液体中的溶剂和水分，获得纯化后的大豆磷脂产品。
[0024]进一步的，所述超疏水中空纤维膜的通量可达500
‑
1000L/(m2·
h)，最终获得的干燥磷脂产品纯度达到85％以上，纯化因子不小于3.5。
[0025]本专利技术具有有益效果：本专利技术通过将中空纤维膜在氨或有机胺水溶液中水解脱氟，在分子链上引入羟基；然后与长链脂肪酸发生酯化反应，实现长链烷基的接枝；最后使用正己烷清洗并烘干，得到超疏水的改性膜。合成方法简单易操作，通过接枝长链烷基的方法进一步提高膜的抗溶剂和分离性能。制备的超疏水中空纤维膜可高效分离和富集油脂下脚料中高附加值的大豆磷脂，产品纯度达到85％以上，纯化因子不小于3.5。
附图说明
[0026]图1为本专利技术正压中空纤维膜过滤装置结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。其中实施例1
‑
10涉及超疏水中空纤维膜的制备方法，实施例11
‑
15涉及到超疏水中空纤维膜的应用方法。
[0028]实施例1
[0029]超疏水中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将PVDF中空纤维膜浸入25wt％的氨水溶液，在50℃下反应15h，之后将PVDF膜用去离子水洗净，在60℃下干燥；将干燥后的PVDF膜浸入熔融的硬脂酸中，在140℃下反应3h，反应完成后用正己烷洗净烘干，最终制备的超疏水中空纤维膜接枝率为5.4％。
[0031]实施例2
[0032]超疏水中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将PVDF中空纤维膜浸入22wt％的乙二胺溶液，在70℃下反应36h，之后将PVDF膜用去离子水洗净，在60℃下干燥；将干燥后的PVDF膜浸入熔融的正癸酸中，在130℃下反应6h，反应完成后用正己烷洗净烘干，最终制备的超疏水中空纤维膜接枝率为7.8％。
[0034]实施例3
[0035]超疏水中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0036]将PVDF中空纤维膜浸入28wt％的三乙胺溶液，在90℃下反应12h，之后将PVDF膜用去离子水洗净，在60℃下干燥；将干燥后的PVDF膜浸入熔融的硬脂酸中，在150℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，以膜孔径为2
‑
50nm的聚偏二氟乙烯(PVDF)为材质经过改性过程得到，改性过程包括水解和酯化接枝两个步骤，反应式为：2.如权利要求1所述的超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述改性过程包括以下步骤：步骤(1)PVDF脱氟反应：将PVDF中空纤维膜浸入一定浓度的有机胺水溶液，恒温反应一段时间；步骤(2)：将步骤(1)中制得的PVDF膜用去离子水洗净，在60℃下干燥；步骤(3)：将步骤(2)中干燥后的PVDF膜浸入脂肪酸中，在一定温度下进行酯化反应；步骤(4)：将步骤(3)中酯化后的PVDF膜用正己烷洗净烘干，即得到超疏水中空纤维膜。3.如权利要求2所述的超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所用的有机胺为氨、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、正丙胺中的一种或几种，浓度为20
‑
30wt％。4.如权利要求2所述的超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中反应温度为40
‑
100℃，反应时间为12
‑
48h。5.如权利要求2所述的超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述的脂肪酸为正癸酸、月桂酸、豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸中的一种或几种。6.如权利要求2所述的超疏水中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的反应温度为12...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中，吴有庭，王斯峥，张榴萍，涂卓恒，罗世龙，王宏平，单树森，韩坤坤，
申请(专利权)人：中储粮镇江粮油质量检测中心有限公司南京大学，
类型：发明
国别省市：