【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于糖类分离，具体涉及一种高选择性卷式膜及其应用。
技术介绍
1、糖类又称为碳水化合物(carbohydrate或saccharide)，其为由碳氢氧三种元素组成的有机化合物，是多羟基醛、多羟基酮以及能水解而生成多羟基醛或多羟基酮的化合物的总称。糖类是人类赖以生存的重要及功能活性物质，在食品、医药、发酵等工业中意义重大、地位重要。糖类在自然界中广泛分布，是生物体重要的结构物质和能量来源。根据糖类水解后生成的单糖数目的不同，可以将其分为单糖和多糖。
2、单糖是指不能再被简单水解成更小的糖类的分子，它们是最简单的糖类形式。常见的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。葡萄糖是生命活动的主要能源物质，也是血糖的主要成分，广泛存在于植物和动物组织中。果糖则主要存在于水果和蜂蜜中，甜度高于葡萄糖。半乳糖则主要存在于乳制品中，是乳糖的组成部分。单糖可以直接被人体吸收利用，为机体提供能量。多糖是由两个以上单糖通过糖苷键连接而成的化合物，包括二糖和低聚糖。常见的二糖包括蔗糖、乳糖、麦芽糖等。常见的低聚糖包括淀粉、纤维素和糖原等。
3、现有的单糖和多糖的分离方法包括膜分离法、溶解度差异法、凝胶过滤法、分级沉淀法、电泳法等。其中，膜分离法是以选择透过性膜作为分离介质，在膜两侧施加推动力，使原料液中的组分选择性通过膜，实现提纯和浓缩。对于单糖和多糖的分离，常用的膜通常为卷式膜，卷式膜包括膜袋、进料格网、透析液格网和透析液收集管等组件。其中，用于单糖和多糖分离的卷式膜一般为聚酰胺类膜。虽然采用聚酰胺类膜可以对单糖和多糖进行分离
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于克服采用现有的卷式膜对单糖和多糖进行分离时存在通量较低的缺陷，而提供一种通量高的高选择性卷式膜，可以长时间稳定地用于单糖和多糖的分离。
2、本专利技术的专利技术人经过深入且广泛研究之后发现，采用现有的卷式膜对单糖和多糖进行分离时，之所以通量较低，主要原因之一在于现有的卷式膜一般只能在低压环境下(运行压力为15～30mpa)运行，在高压环境下运行时，膜材容易出现软化。对此，本专利技术的专利技术人对卷式膜的膜材进行改进，在聚酰胺分离层的制备过程中引入少量由金刚烷二胺和脂环族二异氰酸酯经加成反应得到的金刚烷改性二胺，并将金刚烷改性二胺与脂肪族多元胺复配作为多元胺使用，同时确保通过界面聚合形成聚酰胺分离层的过程在腐殖酸盐的存在下进行，如此可以显著提高通量以及运行稳定性。推测其原因，可能是由于：一方面，由金刚烷二胺以及脂环族二异氰酸酯经加成反应得到的金刚烷改性二胺具有刚性扭曲的结构，能够抑制聚合物链段间的紧密堆积，由其与脂肪族多元胺配合可以增强膜的自由体积，使膜疏松化至非常有利于单糖透过并将多糖截留；另一方面，腐殖酸盐中的阳离子能够与碳基结合，增强链段之间的相互作用，将聚酰胺由线性分子转变成具有网络结构的超分子体系，从而提升聚酰胺的机械性能，使其能够在高压环境下稳定运行，运行压力可以提高至60～100mpa；再一方面，腐殖酸盐具有亲水性，腐殖酸盐的引入可以提高膜的亲水性，有利于单糖的通过，从而提高膜的通量。基于此，完成了本专利技术。
3、本专利技术提供的高选择性卷式膜的膜元件主体包括中心管以及卷绕在中心管上的膜片组，其中，所述膜片组中所含膜袋的分离膜由聚酰胺分离膜形成，所述聚酰胺分离膜包括多孔支撑层以及负载于多孔支撑层表面的改性聚酰胺分离层；所述改性聚酰胺分离层由复合多元胺与多元酰氯在腐殖酸盐的存在下通过界面聚合形成，所述复合多元胺为脂肪族多元胺和金刚烷改性二胺按照质量比1:(0.1～0.5)的复合物，所述金刚烷改性二胺为金刚烷二胺和脂环族二异氰酸酯按照摩尔比(1.2～2):1进行加成反应的产物；所述金刚烷二胺的通式为nh2(ch2)nr1(ch2)mnh2，r1代表金刚烷结构，n和m各自独立地为0～3的整数。
4、本专利技术的第二目的在于提供上述高选择性卷式膜在单糖和多糖分离中的应用。
5、本专利技术提供的卷式膜能够在高压条件下以较高通量稳定运行，能够长时间稳定地用于单糖和多糖的分离。
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1.一种高选择性卷式膜，所述高选择性卷式膜的膜元件主体包括中心管以及卷绕在中心管上的膜片组，其特征在于，所述膜片组中所含膜袋的分离膜由聚酰胺分离膜形成，所述聚酰胺分离膜包括多孔支撑层以及负载于多孔支撑层表面的改性聚酰胺分离层；
2.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述金刚烷二胺为1,3-二(4-氨基苯环)金刚烷。
3.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述脂环族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或环己基二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述加成反应的条件包括温度为70～90℃，时间为10～30min。
5.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述脂肪族多元胺选自聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯和邻苯二甲酰氯中的至少一种，优选为均苯三甲酰氯和/或对苯二甲酰氯。
7.
8.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述多孔支撑层选自多孔聚醚砜膜、多孔聚砜膜、多孔聚偏氟乙烯膜、多孔聚乙烯亚胺膜、多孔聚酰胺膜、多孔醋酸纤维素膜以及多孔聚乙烯腈膜中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述界面聚合的方式包括将多孔支撑层依次与含复合多元胺的水相以及含多元酰氯的油相接触，之后进行热处理以在多孔支撑层表面界面聚合，得到改性聚酰胺分离层；
10.权利要求1～9中任意一项所述高选择性卷式膜在单糖和多糖分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高选择性卷式膜，所述高选择性卷式膜的膜元件主体包括中心管以及卷绕在中心管上的膜片组，其特征在于，所述膜片组中所含膜袋的分离膜由聚酰胺分离膜形成，所述聚酰胺分离膜包括多孔支撑层以及负载于多孔支撑层表面的改性聚酰胺分离层；
2.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述金刚烷二胺为1,3-二(4-氨基苯环)金刚烷。
3.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述脂环族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或环己基二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述加成反应的条件包括温度为70～90℃，时间为10～30min。
5.根据权利要求1所述的高选择性卷式膜，其特征在于，所述脂肪族多元胺选自聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：林雄水，董海峰，林忠斌，张勇，蓝云才，
申请(专利权)人：同舟纵横厦门流体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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