一种MOFs混合基质膜的制备方法及其在多酚纯化中的应用技术

本发明专利技术公开了一种MOFs混合基质膜的制备方法及其在多酚纯化中的应用，属于膜分离技术领域，MOFs混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备MOFs颗粒：二水乙酸锌溶解于溶剂中，作为溶液1，对苯二甲酸和三乙胺溶于溶剂中，作为溶液2，将溶液1滴加至溶液2中，制备出MOFs颗粒；(2)制备铸膜液：将步骤1)中制备的MOFs颗粒提前浸泡在溶剂中，加入聚醚砜与聚乙二醇

【技术实现步骤摘要】
一种MOFs混合基质膜的制备方法及其在多酚纯化中的应用


[0001]本专利技术涉及膜分离
，具体是一种MOFs混合基质膜的制备方法及其在多酚纯化中的应用。

技术介绍

[0002]苹果是一种高价值的水果，种植地区主要分布在亚洲、美洲以及欧洲。中国是世界上最大的苹果产地。苹果中含有丰富的营养物质，如多酚(酚酸和类黄酮类成分)、三萜和植物甾醇等化学物质，此外还含有丰富的蛋白质、维生素、糖分和微量元素等。随着加工技术的发展，苹果副产品产量逐渐增加，随之而来的苹果皮渣的量也在增加。苹果皮渣较苹果含有更丰富的营养物质，如碳水化合物、果胶、蛋白质、脂肪、粗纤维等，此外还富含多种氨基酸、微量元素和多酚，但是当前其利用率较低造成了严重浪费。因此重视苹果皮渣的应用不仅可以能源再利用，同时还可以增值苹果的附加产值。
[0003]膜过滤法纯化多酚是利用膜的选择透过性来实现料液不同组分的分离纯化。膜分离法需要根据所分离物质的分子量大小选择合适孔径的过滤膜。混合基质膜(Mixed matrix membrane，MMM)是一种将有机或无机填料填充到聚合物中的新型分离膜，可以成功解决膜通量与选择性不能同时提高的问题，已被广泛使用在过滤纯化领域。然而，在早期的尝试过程中，有研究者发现填充后，填充相与分散相会形成空隙,会降低膜的分离性能，无法满足目前更高的纯化需求，因此添加具有高性能的填充材料制备高性能过滤膜迫在眉睫，如金属有机骨架(Metal organic framework，MOFs)。
[0004]MOFs是一种由金属离子或金属簇与有机配体组成的新型材料，这种特殊的结构使得MOFs的孔隙率可以通过材料成分及其比例来调节，其合成原理是利用金属离子与有机配体进行配位反应产生具有微孔网格结构的多孔骨架型晶体。与一般的多孔材料相比，MOFs具有以下特点：1.高孔隙率；2.大比表面积、3.孔径大小可以调节。
[0005]目前多酚纯化常用的是膜分离方法，根据使用的过滤膜材质，主要分为有机膜和无机膜两大类。有机聚合物膜(聚醚砜膜和聚偏氟乙烯膜)，通常使用寿命较短、热稳定性差、选择性低，这些缺点限制了其在膜分离领域的应用。而无机膜(陶瓷膜和分子筛膜)，它们制备方法困难且机械性能及拉伸性较差。两者都无法克服膜通量与选择性同时提高的瓶颈性难题。本专利技术通过将所制备的MOFs颗粒填充至PES中，制备出具有高纯化性能的混合基质膜，用于高通量和高选择性的过滤分离，特别是应用于多酚的高效纯化，并且有利于推广膜过滤技术的进一步工业应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种MOFs混合基质膜的制备方法及其在多酚纯化中的应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种MOFs混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)制备MOFs颗粒：二水乙酸锌溶解于溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌均匀，作为溶液1，对苯二甲酸和三乙胺溶于溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌均匀，作为溶液2，将溶液1滴加至溶液2中，使用磁力搅拌器搅拌至形成分散均匀的溶液，收集白色沉淀，制备出MOFs颗粒；
[0010](2)制备铸膜液：将步骤1)中制备的MOFs颗粒提前浸泡在溶剂中，向其中加入聚醚砜与聚乙二醇
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6000，加热搅拌至其完全溶解，得到铸膜液；
[0011](3)制备MOFs混合基质膜：将步骤2)中的铸膜液倒在玻璃板上，调整刮刀高度为200μm，使用刮刀刮膜，后迅速将玻璃板浸泡在去离子水中发生相转换后形成膜片，将膜片取出后放置在去离子水中保存，待后续使用。
[0012]作为本专利技术进一步的技术方案：所述溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺。
[0013]作为本专利技术进一步的技术方案：在步骤1)中，所述溶液2中对苯二甲酸和三乙胺之间的质量比为1.3：2.2。
[0014]作为本专利技术进一步的技术方案：在步骤2)中，加入的PES与聚乙二醇
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6000之间的质量比为2：1，配置MOFs颗粒占聚合物的质量为2.5～10％。
[0015]作为本专利技术进一步的技术方案：在步骤2)中，加入聚醚砜与聚乙二醇
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6000后，在70℃下，以每分钟600r搅拌6h至完全溶解后，静置12h。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种MOFs混合基质膜在多酚纯化中的应用，所述MOFs混合基质膜采用上述MOFs混合基质膜的制备方法制备而成，所述MOFs混合基质膜在多酚纯化中的应用包括以下步骤：
[0017]苹果皮粉的制备：烘干新鲜苹果皮，之后将其置于粉碎机中研磨粉碎；
[0018]膜过滤进料液的制备：将苹果粉溶于酒精水溶液中，超声破碎细胞后，收集上清液，稀释浓度；
[0019]膜过滤纯化实验：采用包括电脑、电子天平、超滤杯以及空压机的膜过滤设备，将进料液倒入超滤杯中，密封后打开空压机，调整空压机输出压力，同时打开电脑记录天平数据，超滤杯中无进料液剩余时，即膜过滤纯化过程结束；
[0020]膜过滤纯化效果分析：收集烧杯中的过滤液测量各项理化指标参数，与进料液初始参数进行比对，计算膜过滤纯化率。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将所制备的MOFs颗粒填充至PES中，制备出具有高纯化性能的混合基质膜，用于高通量和高选择性的过滤分离，特别是应用于多酚的高效纯化，本专利技术制备得到的MOFs混合基质膜在实际应用于多酚纯化时具有切实的实际意义，与商用的PES膜相比，本专利技术提高了膜过滤多酚的纯化效果，对不同梯度多酚进料液的纯化效果均可以提升10～20％，且本专利技术的MOFs混合基质膜的制备方法操作简单且安全环保。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中采用的膜过滤设备的结构示意图。
[0023]附图标记注释：1
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电脑、2
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电子天平、3
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超滤杯、4
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空压机。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0025]实施例1
[0026]一种MOFs混合基质膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)制备MOFs颗粒：4.3g二水乙酸锌溶解于125mL N,N
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二甲基甲酰胺，使用磁力搅拌器以每分钟500r搅拌5min至完全溶解，作为溶液1。1.3g对苯二甲酸和2.2g三乙胺溶于100mL N,N
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二甲基甲酰胺，使用磁力搅拌器以每分钟500r搅拌5min至完全溶解，作为溶液2。将溶液1滴加至溶液2中，使用磁力搅拌以每分钟500r搅拌至形成分散均匀的溶液，进一步使用离心机以每分钟3000r离心10min，收集白色沉淀，制备出MOFs颗粒。
[0028](2)制备铸膜液：将步骤(1)中制备的0.1gMOFs颗粒提前浸泡在18.9gN,N<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备MOFs颗粒：二水乙酸锌溶解于溶剂中，搅拌均匀，作为溶液1，对苯二甲酸和三乙胺溶于溶剂中，使用磁力搅拌器搅拌均匀，作为溶液2，将溶液1滴加至溶液2中，搅拌至形成分散均匀的溶液，收集白色沉淀，制备出MOFs颗粒；(2)制备铸膜液：将步骤1)中制备的MOFs颗粒提前浸泡在溶剂中，向其中加入聚醚砜与聚乙二醇
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6000，加热搅拌至其完全溶解，得到铸膜液；(3)制备MOFs混合基质膜：将步骤2)中的铸膜液倒在玻璃板上，调整刮刀高度为200μm，使用刮刀刮膜，后迅速将玻璃板浸泡在去离子水中发生相转换后形成膜片，将膜片取出后放置在去离子水中保存，待后续使用。2.根据权利要求1所述的一种MOFs混合基质膜的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺。3.根据权利要求1所述的一种MOFs混合基质膜的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述溶液2中对苯二甲酸和三乙胺之间的质量比为1.3：2.2。4.根据权利要求1所述的一种MOFs混合基质膜的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，加入的PES...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，黄敬哲，范建华，李宗浩，韩志武，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：