一种细菌纤维素渗透汽化膜及其用途制造技术

本发明专利技术是一种细菌纤维素渗透汽化膜，其特征在于，其制备方法如下：取活化木醋杆菌Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ　　ｘｙｌｉｎｕｍ　　ＤＴ４．２菌种接入种子培养液中，２５℃～３２℃恒温摇床振荡培养８ｈ～２４ｈ后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中，２５℃～３２℃恒温培养７～１５天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量浓度为１％～２０％的碱液处理，用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后制成膜。本发明专利技术还公开了该膜的用途。该膜制法简单，机械性能、化学及热稳定性优，亲水性强，对有机物水溶液中的水在较低温度下具有高的分离选择性；使用寿命较长，膜材料本身可生物降解，是一种环境友好型材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用一种渗透汽化用膜，特别是一种细菌纤维素渗透汽化膜； 本专利技术还涉及上述细菌纤维素膜的分离有机物水溶液的用途。技术背景渗透汽化是指被分离物透过膜时，在膜两侧组分的蒸汽分压差的作用下， 液体混合物部分地蒸发，从而达到分离目的的一种膜分离方法。由于渗透汽 化技术具有单级选择性好、操作简单、能耗低、无污染等特点，特别适宜于 有机物水溶液恒沸及近沸体系的分离，使其在近二三十年来弓I起人们的普遍 重视。渗透汽化技术的核心是所采用的渗透汽化膜，因此渗透汽化膜性能的 优良与否将直接影响到对原料液的分离效果。目前，渗透汽化膜材料可以分 为无机膜和有机膜两大类，近年来由于有机膜在可调控方面的优势，使得有 机膜研究成为主流，而当前合成的有机膜一般因其化学稳定性、力学性能和 热稳定性较差而限制了有机膜的应用。由于细菌纤维素膜在湿态下的高杨氏 模量、热稳定性等方面有着其它传统材料无法比拟的优势使得细菌纤维素膜 在分离技术方面有很大应用潜力。细菌纤维素膜中含有大量分子内及分子间氢键，对水有很强的结合能力， 属于水优先透过膜。在水优先透过渗透汽化膜中，具有代表性的已经应用于 工业化生产的膜材料是聚乙烯醇(简称PVA)。德国GFT公司在1983年己经实现了交联PVA复合膜分离乙醇水体系的工业化应用(German Pat:DE3220570Al，1983-12-01)，但由于其结构上过分致密的缺点而限制了它 在工业上的广泛应用，且传统的制膜方法工艺复杂，膜的均匀性较难控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的、化学 性能、机械及热稳定性能优良的、环保无污染且可生物降解的细菌纤维素渗 透汽化膜。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供了上述细菌纤维素渗透汽化膜 的用途。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本专利技术是一种细菌纤维素渗透汽化膜，其特点是，其制备方法如下取活化木醋杆菌 爿cetok cfer砂""wm DT4.2菌种接入种子培养液中，25。C 32。C恒温摇床振荡 培养8h 24h后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中， 25"C 32"C恒温培养7 15天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量 浓度为1% 20%的碱液处理，用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后 制成膜。在本专利技术技术方案中所述的种子培养液是以葡萄糖为碳源、以玉米浆等 为氮源、以磷酸二氢钾、硫酸镁等为无机盐和微量元素的培养液，优选葡 萄糖2%,玉米浆0.6%，硫酸铵0.6%，磷酸二氢钾0.1%，硫酸镁0.04%;所 述的发酵培养液是以葡萄糖和蔗糖为碳源、以玉米浆等为氮源、以磷酸二氢 钾、硫酸镁等为无机盐和微量元素的培养液，优选葡萄糖1.8%,蔗糖2.1%， 玉米浆2%，硫酸铵0.4%，磷酸二氢钾0.2%，硫酸镁0.04%，羧甲基纤维素钠0.04%;所述的处理用碱液可以为一般实验用碱液，包括NaOH、 KOH等， 用于去除细菌纤维素膜中的杂蛋白、残留菌体，优选NaOH溶液；所述的膜 的干燥处理方法及条件可以为适用的常规干燥方式及条件。 在本专利技术技术方案中所述的恒温摇床振荡转速优选为90 r'min" 150 r'min"; 接种时优选将种子液以5% 15%的接种量接入发酵培养液中； 所用碱液质量浓度优选为1°/。 8%; 所述膜的厚度优选为20^im 10(^m。本专利技术所述的细菌纤维素渗透汽化膜可以用于分离有机物水溶液，所分 离的有机物水溶液的质量浓度为10% 98%;所分离的有机物可以为常规的 水溶性有机物，优选为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、甘油、丙酮或甲醛； 分离操作的温度优选为8'C 7(TC;分离操作时，渗透汽化装置的透过侧压力 优选为10Pa 200Pa。本专利技术用经种子培养液和发酵培养液两级发酵培养产生一种新的微生物 纤维素—细菌纤维素，在静态条件下细菌纤维素自然成膜状，利用渗透汽化分离装置(可以选用现有技术中公开的任何一种渗透汽化分离装置)，使有 机物水溶液中的水优先透过膜，从而有机溶剂和水得到分离。由于膜是在发 酵液表面形成，因此能够解决一般的制膜方法中厚度均匀性较难控制的问题； 由于细菌纤维素膜中大量氢键的存在，使得其对水具有很强的吸附能力，在 渗透汽化过程中直接表现为具有良好的优先透水性能；细菌纤维素膜中的纳 米级超细网状纤维结构使其杨氏模量较高，且化学性能、机械及热稳定性优 良，解决了一般有机膜的化学稳定性、力学性能和热稳定性差的问题。本专利技术中，在生物调控方面，可以通过改变种子及发酵培养液的成分及 含量以达到调控木醋杆菌生物代谢途径的目的，进而改良细菌纤维素膜的各 种渗透汽化性能；在渗透汽化膜的制备方面，可以通过交联等方法对膜进行 复合改性，从而提高膜的渗透汽化分离因子。与现有技术相比，本专利技术细菌纤维素渗透汽化膜具有以下优点 一、其 制备方法简单，工艺易于掌握，且成膜的厚度及均匀性可以方便地控制；二、 其机械性能、化学及热稳定性均优于普通的有机膜，且制备成本相对低廉， 成膜能力较强；三、其亲水性强属于水优先透过渗透汽化膜，对有机物水溶 液中的水在较低温度下具有高的分离选择性；四、其使用寿命较长，长期使 用后，其分离性能仍可保持稳定；五、应用该膜进行渗透汽化分离操作条件 易于控制，且可在常温下进行操作，进料侧压力为常压；六、无污染。无论 是从膜材料的制备还是渗透汽化的整个过程来看，不产生污染源，均为无污 染过程，而蒸馏、萃取等均会造成二次污染，且膜材料本身可生物降解，是 一种环境友好型材料。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的具体技术方案，以使本领域技术人员进一步的 理解本专利技术，而不构成对其权利的限制。实施例l。 一种细菌纤维素渗透汽化膜，其制备方法如下取活化木醋杆菌AetoZ)ac^xWm/mDT4.2菌种接入种子培养液中，25'C恒温摇床振荡培养8h后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中，25。C恒温培养7天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量浓度为1%的碱液处理，用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后制成膜。实施例2。 一种细菌纤维素渗透汽化膜，其制备方法如下取活化木醋杆菌Jceto&cfer J9^'wwm DT4.2菌种接入种子培养液中，32°C恒温摇床振荡培 养24h后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中，32°C 恒温培养15天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量浓度为20%的碱 液处理，用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后制成膜。实施例3。 一种细菌纤维素渗透汽化膜，其制备方法如下取活化木醋杆 菌爿cetotocfer ;qy/Z舰w DT4.2菌种接入种子培养液中，28°C恒温摇床振荡培养 10h后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中，28。C恒温 培养9天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量浓度为3%的碱液处理， 用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后制成膜。实施例4。 一种细菌纤维素渗透汽化膜，其制备方法如下取活化木醋杆 菌爿ceto&cter砂/Zwmw DT4.2菌种接入种子培养液中，30°C恒温摇床振荡培养 12h后，将种子液接入发酵培养液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种细菌纤维素渗透汽化膜，其特征在于，其制备方法如下：取活化木醋杆菌ＡｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｘｙｌｉｎｕｍＤＴ４．２菌种接入种子培养液中，２５℃～３２℃恒温摇床振荡培养８ｈ～２４ｈ后，将种子液接入发酵培养液中，摇匀，将发酵液移至容器中 ，２５℃～３２℃恒温培养７～１５天，在发酵液表面形成表膜，将膜取出后以质量浓度为１％～２０％的碱液处理，用去离子水冲洗膜中剩余碱液至中性，干燥后制成膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许春元，孙东平，
申请(专利权)人：许春元，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]