分离方法技术

本发明专利技术公开了一种在通过纳滤从包含低分子量化合物的溶液分离所述低分子量化合物之前处理聚合物纳滤膜的方法，其特征在于，所述纳滤膜的处理是用有机液体在提高所述低分子量化合物至纳滤透过液的通量的条件下进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种处理聚合物纳滤(nanofiltration)膜、尤其是选自聚酰胺膜的膜的方法。本专利技术的方法基于的是在将所述膜用于纳滤之前用有机液体如有机酸和醇在较高的浓度下和高温下长时间处理所述膜。已惊奇地发现，本专利技术的处理方法能提供改进的处理量能力，其在连续的纳滤循环中长期保持高水平而基本上不影响纳滤的分离效率。
技术介绍
本领域中公知，纳滤膜制造商使用各种后处理方法来提高不对称复合材料膜的性能和使所述膜更长期地稳定，参见A.1.Schafer、a.G.Fane和T.D.Waite编辑的Nanofiltration-Principles and Applications (纳滤-原理和应用)，2005，第 41-42页(3.2.7后处理)。所述后处可包括在水中或在干燥条件下退火、暴露于浓无机酸、用溶剂交换技术干燥和用调理剂处理。作为溶剂交换技术中不对称聚酰亚胺膜的可用溶剂体系，特别提及异丙醇或甲基酮与己烷的组合以及润滑油、甲基酮和甲苯的混合物。还述及在调理剂如润滑油中保存可增强不对称聚酰亚胺膜的性能。根据所引用的参考文献进行聚酰亚胺膜的后处理是为了改善膜的亲水性质。此外，上述同一教科书还在第219页等上描述了纳滤膜的防污和清洁。在第220-221页上描述了化学清洁剂和方法，包括碱洗和酸洗。提及了硝酸 <、柠檬酸、膦酸和磷酸作为酸性清洁剂的例子。在通过纳滤回收木糖中纳滤膜(Desal_5DK、Desal_5DL和NF270膜)的各种调理和清洁方法已在 E.SjdlTltlI 等人的 “Xylose recovery bynanofiltration fromdifferent hemicellulose hydrolyzate feeds (通过纳滤从不同的半纤维素水解产物进料中回收木糖)”,Journal of Membrane Science (《膜科学杂志》)310 (2008),第 268-277页中有公开。根据该文献，新膜用碱性清洁剂(0.5%的P3-Ultrasil-110)在2巴和45°C下调理30分钟并用无离子水冲洗，然后进行第一批次和第二批次半纤维素水解产物的纳滤，从水解产物中分离出木糖。每一批次后，用酸性和碱性清洁剂清洁膜。酸洗用5%的乙酸于50°C和2巴下进行30分钟。碱洗用1%的P3-Ultrasil-110于50°C和2巴下进行10分钟，然后在停止30分钟后再进行2分钟。此外，清洁包括用无离子水冲洗。述及到进行清洁是为了使膜稳定而能进行长期的过滤-清洁循环。此文献中描述的调理和清洁方法已在相对温和的条件下进行过例如相对较短的时间，其目的主要是移除木糖溶液的纳滤过程中聚集在膜上的污垢层。WO 02/053781A1和WO 02/053783A1提及在通过纳滤从生物质水解产物回收不同的化合物(例如单糖如木糖)中用碱性洗涤剂和/或乙醇处理纳滤膜。此外，WO2007/048879A1提及在通过纳滤从基于植物的生物质水解产物回收木糖中通过用酸性洗涤剂洗涤来处理纳滤膜。Weng等人在“Separation of acetic acid from xylose by nanofiltration(通过纳滤分离乙酸与木糖)”，Separation and Purification Technology (《分离和纯化技术》)67 (2009) 95-102中讨论了在不同的初始乙酸浓度下木糖和乙酸的截留率。在存在木糖的情况下观察到乙酸的负截留率。美国专利5279739公开了一种可用于膜技术(如纳滤)中的聚合物组合物。适合于该组合物的聚合物包括聚醚砜、聚砜和聚芳醚砜。根据其实施例，可在膜的浇注和硬化之前向聚合物组合物中添加合适的成孔剂。作为合适的成孔剂，提及了低分子量有机化合物、无机盐和有机聚合物。此外，述及到其他合适的成孔剂包括例如低分子量有机酸如乙酸和丙酸。包括如上所述在相对温和条件下的后处理、调理和清洁方法的已知的纳滤过程的一个问题在于，膜的处理量能力不够和/或不能长时间保持稳定而是在连续的纳滤操作中过快地降低。因此，需要更有效的处理方法来获得提高的膜处理量能力而不对膜结构和分离效率具有不利影响。_9] 与本专利技术相关的定义“膜的处理量能力”以待分离的化合物的通量表示，例如在其中木糖为待通过纳滤过程分离的目标化合物的情况下以木糖通量表示。“通量”或“渗过通量”指按每平方米膜表面计算在一小时期间渗透通过纳滤膜的溶液的量(升或千克)，I/ (m2h)或kg/ (m2h)。“木糖通量”指按每平方米膜表面计算在一小时期间渗透通过纳滤膜的木糖的量(g)，g/(m2h)。木糖通量可通过测量液体通量及透过液中干物质和木糖的含量来测定。同样的定义适用于待分离的其他目标化合物。因此，例如，“葡萄糖通量”和“甜菜碱通量”以相同的方式定义。“分离效率”指膜在纳滤过程中分离纳滤进料中的目标化合物与其他化合物的能力，以纳滤透过液中该化合物的纯度(％，基于DS)与进料中该化合物的纯度相比较来表示。分离效率还可以按待彼此分离的两种化合物的关系(其在透过液中的关系相比于其在进料中的关系)来表不。“DS”指通过卡尔费休(Karl Fischer)滴定或通过折射法(RI)测得的干物质含量，以重量％表示。MgSO4截留率”指观察到的MgSO4截留率，其为膜对MgSO4的选择性的量度，如下所示:Rltlgso4 = l-cp (MgSO4) / cf (MgSO4)其中，Rmsso4为观察到的MgSO4截留率cp (MgSO4)为透过液中MgSO4的浓度(g/100g溶液)Cf(MgSO4)为进料中 MgSO4 的浓度(g/100g 溶液)。“膜处理”指用化学品对纳滤膜进行改性以提高膜的处理量能力。根据本专利技术的膜处理可由膜制造商作为膜制造的修整阶段中的后处理来进行。根据本专利技术的膜处理也可作为纳滤操作中的预处理来进行。“膜清洁”和“膜洗涤”指从新膜移除用于保存膜的化合物或移除纳滤操作过程中或纳滤膜的贮存过程中积聚在纳滤膜(表面及其孔隙)上的污垢/污染物/杂质。具体实施方式因此，本专利技术的一个目的是提供一种处理纳滤膜的方法以减轻已知纳滤方法中的上述关于膜处理量能力不足或降低的缺点。本专利技术涉及一种在通过纳滤从含低分子量化合物的溶液分离所述低分子量化合物之前处理聚合物纳滤膜的方法，其特征在于，所述纳滤膜的处理是用有机液体在提高所述低分子量化合物至纳滤透过液的通量而基本上保持所述低分子量化合物的分离效率的条件下进行。用作处理液体的有机液体可为包含一种或多种选自有机酸和醇的化合物的溶液。处理液体还可为含一种或多种所述化合物的工业过程流(processstream)。有机酸可选自甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸、柠檬酸、乙醇酸和醛糖酸。醛糖酸可选自例如木糖酸和葡糖酸。醇可选自例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和甘油。在本专利技术的一个典型的实施方案中，处理液体为含一种或多种上述化合物的水溶液。所述化合物在处理液体中的浓度可为2重量％至98重量％、优选10重量％至60重量％、更优选10重量％至40重量％。处理液体还可为例如工业过程流，其以上述浓度含有一种或多种所述化合物。工业过程流可选自例如来自工业工厂的各种侧流(side strea本文档来自技高网...

【技术保护点】
在通过纳滤从含低分子量化合物的溶液分离所述低分子量化合物之前处理聚合物纳滤膜的方法，其特征在于，所述纳滤膜的处理是用有机液体在提高所述低分子量化合物至纳滤透过液的通量的条件下进行的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.07 US 61/3520501.在通过纳滤从含低分子量化合物的溶液分离所述低分子量化合物之前处理聚合物纳滤膜的方法，其特征在于，所述纳滤膜的处理是用有机液体在提高所述低分子量化合物至纳滤透过液的通量的条件下进行的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机液体为包含一种或多种选自有机酸和醇的化合物的溶液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸、柠檬酸、乙醇酸和醛糖酸。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述醇选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和甘油。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机液体中所述化合物的浓度为2重量％至98重量％、优选10重量％至60重量％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理是在20-100°C、优选20-90°C、更优选40-80 V的温度下进行的。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理的时间为1-150小时、优选2-100小时。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理是用甲酸的溶液在如下条件下进行的: -酸浓度5重量％至80重 量％、优选10重量％至45重量％ -处理温度40°C至80°C、优选65°C至75°C， -处理时间20-90小时。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理是用乳酸的溶液在如下条件下进行的: -酸浓度10重量％至95重量％、优选30重量％至85重量％， -处理温度40°C至80°C、优选65°C至75°C， -处理时间20-90小时。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理是用异丙醇的溶液在如下条件下进行的: -醇浓度5重量％至80重量％、优选15重量％至45重量％， -处理温度40°C至80°C、优选65°C至75°C， -处理时间20-90小时。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理是用乙酸的溶液在如下条件下进行的: -酸浓度10重量％至100重量％、优选10重量％至60重量％， -处理温度40°C至80°C、优选65°C至75°C， -处理时间30-70小时、优选40-60小时。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低分子量化合物的摩尔质量至多为360g/molο13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低分子量化合物选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：J马蒂拉，H科伊维科，
申请(专利权)人：杜邦营养生物科学有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK